岩溶地区地源热泵多能源耦合空调系统应用分析

本文以桂林市岩溶地质条件下某酒店工程地源热泵多能源耦合空调系统为研究对象,以土壤源作为水蓄能的冷热源,利用昼夜电价差减少运行成本费用。根据空调系统监测参数值选择最优冷热源联供模式的多能源耦合系统应用,对系统运行能效与费用进行统计。经分析其系统制冷能效比、制热性能系数均接近可再生能源1级能效测评值3.9和3.5。

“双碳”背景下液化天然气工业园区能源耦合技术研究

以国内LNG接收站为研究对象,开展LNG工业园区能源耦合技术研究,利用电厂等项目提供的温排海水作为LNG气化的热源,为LNG接收站设计建造提供新思路,实现LNG冷能、工业余热等能源的有效利用,保护海洋环境,在园区内形成循环绿色经济体系,产生显著的经济效益和社会效益。通过分析LNG接收站常规取水工程和温排海水取水工程案例,研究技术可行性,为后续工业园区规划和配套项目的建设提供思路与参考。

构建多能互补的清洁低碳能源耦合体

为进一步高效推进高耗能行业节能增效、降碳减排和可持续发展,基于新能源与石化、钢铁、煤炭等单一行业的融合一体化发展基础,通过建立绿色高效的科技体系,搭建互联互通的能源耦合互联网,打造高效协同的能源耦合体管控体系,构建面向多行业的、以“促进系统能效提升、实现工业清洁生产、确保经济可靠和引领低碳发展”为核心目标的多能互补清洁低碳能源耦合体。结合“煤炭-石化-新能源”的案例研究表明,行业间能源耦合体的构建能整体提升能源利用效率和资源利用价值,降碳效果明显。建议加快推进多能互补的清洁低碳能源耦合体构建和示范应用,同时在产业政策、技术开发等方面给予大力支持,鼓励行业(企业)之间积极探索多能耦合的可行性路径,建设能源内外循环体系,推进新旧能源转换,促进行业能效提升和绿色低碳转型。

基于投入产出方法的华东地区水-能源耦合关系研究

在双碳目标下,中国正面临着越来越多的减少二氧化碳排放的挑战,各地区和行业需要根据实际情况实施最优的减碳方案.由于水和能源之间存在复杂的耦合关系并在相关过程中产生碳排放,所以水-能源耦合关系研究至关重要.以华东地区为例,基于多区域投入产出方法,将水、能源和碳排放作为一个整体来考虑,构建了华东地区水-能源耦合关系(WEN)模型,创新性地从多视角(需求侧-供给侧)、多维度(地区-产业)评价节水、节能、减排的改进潜力,识别不同视角下水-能源耦合关系较强的地区并提出建议,为相关研究提供方法依据.

煤化工低碳技术及其与新能源耦合发展的研究进展

“双碳”目标加快了我国能源消费结构从传统化石能源体系向可再生新能源体系的转变,煤化工产业正面临发展和减碳双重挑战,在此背景下,绿色低碳成为该产业重要发展方向。结合山东能源集团煤化工产业发展现状,简述了煤化工先进工艺和相应煤化工产品的碳排放情况,详细阐述了CCUS、绿电制气等发展迅速的煤化工减碳技术;指出,从长远来看采用可再生能源电力,通过电解方式制备氢气、一氧化碳或合成气是实现煤化工深度脱碳的关键。从固体氧化物电解(SOE)结构及工作原理、与煤化工耦合发展情况、技术进展、产业化发展等方面详细分析了既降能耗又减碳的SOE技术;认为,SOE可与煤化工装置在热-质-电深度耦合,是实现新能源与煤化工耦合发展最理想的技术路径之一。最后,介绍了山东能源集团绿色低碳技术布局以及新能源研发、低碳技术攻关等方面的成果和进展。

混合型多能源耦合微电网的研究综述

化石能源的过度使用不仅带来了能源资源减少和气候恶化两大问题,还造成了当今社会经济和环境可持续发展缓慢。开发清洁、环保的能源替代品,已成为能源工业发展面临的新挑战。为了提高风电消纳能力、减少煤化工对环境的污染、以及降低反应过程中的能耗。根据现有的风力发电、电解水、氢储能和煤化工等技术的水平现状,本文最终构建了一个混合型多能源耦合微网的基本架构,结果表明多能源系统能较大程度地利用风能源。

考虑多种能源耦合运行方式的综合能源潮流计算方法

对于由电-气-热网络构成的综合能源系统(integrated energy system,IES),提出了一种交替迭代求解多能潮流的新思路,以能源耦合设备的运行方式进行划分,确定不同能源子系统的计算顺序;在计算过程中保证系统网络数据与耦合设备数据的交互关系,可以让所提算法适用于多种不同的综合能源系统运行场景。最后以IEEE 33节点区域电力系统,32节点区域热力系统以及36节点的区域天然气系统共同组成的区域综合能源系统为算例,针对不同场景进行了多能潮流的仿真与分析,结果验证了所提算法的正确性与有效性。

海岛供水适用的多能源耦合供电系统研究

针对我国海岛及边远地区常规能源和淡水资源同等匮乏、新能源利用效率低等难题,提出了一种"风光互补为主、蓄电池为辅、柴油机备用"的联合供电系统。介绍了海岛海水淡化及新能源耦合技术现状,构建了基于风力发电机组、光伏阵列组、储能装置及柴油发电机的多能源耦合供电系统,并对最大功率跟踪、蓄电池充放电管理、自适应控制调节等关键技术进行了研究和探讨。应用结果表明,多能源耦合供电系统可为海岛供水提供稳定可靠的电力保障,具有良好的应用前景。

电-气-热耦合能源网络的互动逻辑时序优化仿真

为规避电-气-热耦合能源网络互动逻辑冲突,确认电-气-热耦合备用容量,提出电-气-热耦合能源网络的互动逻辑时序优化仿真方法。建立由电力和燃气2个部分组成的电-气-热耦合能源网络动态模型,依据电-气-热耦合能源网络动态数据建立其互动逻辑时序模型,按照该模型的约束条件,使用帝国竞争算法对电-气-热耦合能源网络互动逻辑时序模型进行帝国形成、通化机制、帝国竞争分析,完成优化求解和时序优化互动逻辑。实验结果表明,该方法可有效优化电-气-热耦合能源网络的互动逻辑时序,使其火电开机容量得到有效降低,同时也提升了耦合能源网络的备用容量。

基于灵敏度分析的电气耦合综合能源系统最小切负荷方法

切负荷是保证电力系统电压稳定的最后屏障。但随着电、气耦合程度的加深,电气耦合综合能源系统(integrated electricity-gas system,IEGS)中涌现出气压先于电压失稳的新场景,且切负荷种类已从电延拓为电、气2种。为实现IEGS整体切负荷量最低,需进一步考虑跨电、气2能源系统的最小切负荷需求。对此,提出了基于灵敏度分析的IEGS最小切负荷方法。首先,基于连续多能流定义综合灵敏度指标(comprehensive sensitivity index,CSI),以量化电、气负荷增长对IEGS气压的影响,CSI最大节点的气压最易达到稳定极限,可视为IEGS气压薄弱环节;基于此,构建切负荷灵敏度指标(load shedding sensitivity index,LSSI),评估切除各节点负荷对CSI最大节点气压的恢复效果,在气压临近失稳时按照LSSI由大到小顺序依次切除电/气负荷,使系统气压达到正常运行最低要求,实现负荷削减量最小;基于LSSI,引入切负荷成本形成考虑切负荷成本的灵敏度指标;最后,算例证明了相比切不灵敏节点,优先切灵敏度高的节点负荷可降低近60%的负荷削减量。

氢耦合区域综合能源系统集群双层博弈随机优化调度策略

为促进区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)集群的高比例新能源就地消纳,实施新能源的RIES内部消纳、RIES间互补消纳及氢能转换调节消纳策略,解决RIES多购售主体电能交易模式、氢能耦合高效应用和源荷不确定性调度风险等关键问题,提出了RIES集群的三阶段调度随机优化模型。第一阶段,基于电储能调节的RIES新能源电力波动平抑模型,提升电能质量。第二阶段,基于演化博弈的RIES间新能源互补交易调度模型,优化制定购电选择主体策略。第三阶段,采用电制氢及混氢技术,消纳互补交易后的过剩新能源,实现电能时移和电-气、电-热转移的氢能调节;考虑源荷不确定性的随机优化模型,获得兼顾经济性和鲁棒性的调度策略。通过仿真算例验证了方法的有效性。

考虑电-气-交通耦合的城市综合能源系统规划

交通是重要的能源消费部门。随着电动汽车、天然气汽车等清洁能源车辆的快速发展,交通系统与电力系统、天然气系统等能源供给网络的耦合逐步增强。面向日渐融合的能源网和交通网,该文考虑电动汽车、天然气汽车与城市综合能源系统的耦合,提出并建立城市综合能源系统优化规划模型,协调充电站、加气站等能源设施与城市电网、天然气管网的扩建。首先基于交通流量和路网结构,对电动汽车、天然气汽车的能量补给需求进行了分析与建模,并建立了能量补给设施的建设约束。其次,以全系统投资和运行费用最低为目标,考虑电网、天然气网运行约束,构建了优化规划模型,设计了相应的求解算法。最后,以西安市交通网为基础构造算例验证了模型和方法的有效性。结果表明,统筹考虑交通系统和能源系统特性,进行协调规划是必要的,并且能够在显著降低城市综合能源系统规划成本的同时提高运行效率;忽略协同作用会导致电力和天然气网络的线路拥堵。

多能源耦合动力系统建模与能量管理策略研究

为缩短氢能源轨道交通装备的开发周期,节约开发成本,建立了适用于机车、有轨电车、城际列车等轨道交通装备的多能源耦合动力系统仿真模型,包含列车相关部件模型、多能源耦合动力电源模型及能量管理控制模型。关于仿真模型,着重介绍了基于规则型的能量管理控制策略,在降低整车的氢耗量、提高动力源的使用寿命方面,具有较高的实际应用价值。

京津冀水-能源-粮食耦合系统安全评价

为实现京津冀水-能源-粮食协同合作,从可靠性、协同性和韧性3方面选取31个指标构建水-能源-粮食耦合系统安全评价指标体系,分析了2000-2020年京津冀水-能源-粮食耦合系统安全水平,并基于Copula函数计算联合风险概率。结果表明:2000-2020年京津冀水-能源-粮食耦合系统安全指数整体呈现上升趋势,其中北京年均指数最高,达0.63,河北最低,仅为0.48;各区域间可靠性水平无显著差异,均呈现较差水平;人均水资源量、人均能源消费量、地下水供水占比、二氧化碳排放量等是影响水-能源-粮食耦合系统安全的主要障碍因子;京津冀可靠性、协同性和韧性三维联合达到较安全水平的概率为0.723,不均衡发展会影响整体水-能源-粮食耦合系统安全。

多能源耦合系统的运行优化与改进分析

建立含有光伏系统、传统天然气三联供能源系统、储能系统、热泵系统等的多能源耦合系统运行优化模型.考虑各个主要设备耗电量,以运行费用最优为目标函数,针对不同典型日负荷需求,采用智能群优化算法获得系统的运行参数,进而分析研究多能源耦合系统的运行特性,并在原能源系统的基础上,针对原设计方案发电容量较小,分析研究如何进一步降低系统运行费用的改进方案.结果表明,基于萤火虫优化算法构建的多能源耦合系统的运行优化模型,可较为准确地求解多能源耦合系统运行状态参数;在能源系统原设计基础上,通过增加燃气内燃机机组的容量,可以显著降低典型日能源费用;制定合理的上网电价政策,可进一步降低运行费用.

太阳能双能源吸收式热泵耦合地埋管地源热泵供热——基于工程实例的分析与总结

以工程实例为基础,对太阳能双能源吸收式热泵及地埋管地源热泵供热系统的设计进行了分析,确定了系统形式及设备参数配置。对2种系统形式的耦合供热设计及基于不同目标下的运行方式进行了优化分析,确定了系统耦合方式及针对不同目标的运行方式。

基于PSASP的电热耦合能源系统潮流计算

针对以电/热/冷多类型能源耦合为特征的能源互联网系统,建立了热力管网系统关键设备的稳态模型,研究了电热耦合能源系统的潮流计算方法。同时基于目前国内电力系统分析普遍采用的电力系统分析综合程序(PSASP),利用用户程序接口(UPI)开发了电热耦合能源系统的潮流计算程序,充分利用成熟的电力系统分析商业软件的功能,实现综合能源网络的稳态计算,为能源互联网做进一步的系统分析奠定基础。

经济-能源-水耦合视角下黄河流域区域协同发展路径

黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略。水资源短缺且分布不均制约了以能源和重工业为主导的经济发展,而区域协同发展布局和产业绿色低碳转型是实现经济高质量发展的必然要求。文章在分析黄河流域社会经济发展现状、隐含能和虚拟水流动的基础上,评估了经济-能源-水耦合协调发展程度及时空演变特征,进而从经济-能源-水耦合视角提出黄河流域上中下游协同发展路径。研究结果表明:(1)黄河流域社会经济发展整体呈上游较滞后、中游在崛起、下游较发达的阶梯式分布。黄河流域区域内的生产与贸易有助于缓解河南的能源短缺问题,但加剧了宁夏和内蒙古的水资源短缺问题,而与长江中游、大西南地区的商品贸易使该问题得到缓解。(2)黄河流域经济-能源-水耦合协调发展程度呈逐步升高趋势,但仍整体偏低。其中,山东和四川耦合协调度较高,主要得益于经济发展质量和水资源利用效率较高以及可再生能源发展较快,而宁夏、山西和内蒙古由于能源清洁替代缓慢,水资源短缺问题突出,耦合协调度偏低。(3)立足优势、协同布局,上游地区应将水资源作为最大约束性指标,强化能源、交通和数字信息等基础设施互联互通,提高经济发展、技术创新和资源优化配置能力;中游地区应增强新能源开发和利用能力、加强生态环境治理与修复,加快产业低碳转型和清洁能源替代;下游地区应提升人口和产业承载能力,持续转换发展动能,持续集聚集约发展并发挥龙头带动作用。上中下游区域协同发展新格局是推动黄河流域高质量发展的重要抓手。

中国水资源-能源-粮食耦合系统安全评价及空间关联分析

采用Logistic曲线、耦合协调度模型和探索性空间数据分析等方法,对中国水资源-能源-粮食耦合系统进行安全评价及空间关联分析。结果表明:(1)随着经济的发展,中国多数省份水资源安全指数、能源安全指数和粮食安全指数呈上升的趋势;(2)中国水资源-能源-粮食耦合系统安全系数在2001—2015年多数省份呈上升趋势,而几个资源大省如河北、河南、山东、陕西等地耦合安全程度呈现波动或者下降的趋势;(3)从全局空间分异来看,中国各地区水资源-能源-粮食耦合系统安全性存在着空间集聚现象;从局部空间分异来看,空间正相关模式(低低和高高集聚)所占比例很大,低低集聚主要集中在西部和中部欠发达地区,而高高集聚主要分布在东部地区,在空间分布上比较稳定。

计及大规模新能源接入的电–气耦合综合能源系统稳定性评估

在新能源渗透率不断提高及能源耦合越来越紧密的背景下,针对典型电–气耦合综合能源系统(electro-gas coupled integrated energy system,EGCIES),提出一种基于大规模新能源并网的电–气耦合综合能源系统稳定性评估方法。首先给出电–气耦合综合能源系统潮流的顺序求解方法,在计及电力系统(electrical power system,EPS)与天然气系统(natural gas system,NGS)能量耦合关系的情况下,考虑新能源机组出力不确定性及电负荷、气负荷的随机波动,求解EGCIES潮流;然后提出了一种最小切负荷策略,在EPS中将三级切负荷策略与改进二分法相结合,并将其应用于NGS系统中,以快速准确求解极端状况下,系统的最小切负荷量;又在电源点、气源点的故障情况下,计及电–气耦合特性,通过所提出的稳定性分析方法,从EPS稳定性、NGS稳定性及EPS与NGS耦合能力多角度定量分析电–气耦合综合能源系统的稳定性,并求解EPS与NGS能量互补的拐点。最后,利用比利时20节点天然气系统及IEEE39节点系统构成电–气耦合综合能源系统,验证了所提方法的有效性。