风光互补发电制氢储能系统多目标优化研究

解决电力系统中可再生能源出力波动性和间断性是保证微电网正常运行的关键,文中提出一种经济与能源消纳相协调的风光互补发电制氢储能系统优化模型。考虑电解水制氢装置在能源系统中的应用,以系统运行成本和可再生能源消纳比作为优化目标,利用多目标优化算法验证模型的有效性,并通过控制系统中电制氢装置启停,对比分析了风光互补发电制氢装置对优化系统经济运行和提升风光消纳的重要作用,对有效解决“弃风弃光”问题提供新思路和解决办法。

风光耦合电解水制氢方案研究

在碳达峰、碳中和目标下,需找到一种可广泛应用的零碳排放终端能源。氢能不仅是无碳能源,而且是最环保的能源,采用电解水制氢技术,尤其是通过风电、光伏发电技术制氢,可以实现零碳排放。对可再生能源电解水制氢现状进行了介绍,并针对多种风光耦合电解水制氢方案进行了研究,展望了可再生能源电解水制氢的发展前景。研究结果显示:采用大规模以风电、光伏发电为主的耦合电解水制氢可以有效减少油气进口、化石能源应用,极大保障中国的能源安全。以期研究结果为合理搭建氢能生产系统提供借鉴。

水风光协同运行背景下黄河上游水资源综合利用多目标竞争关系分析

随着水电补偿调节风光负担的加重,黄河上游地区水资源竞争关系日益复杂。通过建立水风光中长期协同运行模型,对典型年和不同风光出力进行组合,分析不同风光比例下各组目标之间的竞争关系及成因,尤其是防凌、灌溉等特殊时期,结果表明:凌汛初期较大的出库流量导致后续可用水量减小;水电需要补偿调节不稳定的风光出力从而导致出库流量无法满足灌溉期的流量需求;典型年竞争关系随来水的降低而复杂,不同风光比例下的竞争关系随风光占比的增加而复杂。研究成果可供水资源多目标综合利用研究参考。

我国新能源风光发电制氢成本动态测算

新能源发电制氢技术不断成熟,制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用。针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化,基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电、质子交换膜(PEM)电解槽+风电、碱性(ALK)电解槽+光伏发电、质子交换膜(PEM)电解槽+光伏发电4种电解水制氢组合方案的成本动态测算模型,并通过敏感性分析研究了相关因素对制氢成本的影响。结果表明:4组方案制氢成本在研究期内(2017—2020年)分别降低了13.95%、29.22%、19.55%和31.03%,2020年制氢成本分别为17.90、28.27、21.54和32.23元/kg,而能耗和发电成本是降低4种方案制氢成本最具潜力的影响因素。同时,对比分析了其他电源及传统化石能源制氢等不同制氢技术工艺的经济性,不同制氢情景下,制氢成本由低到高分别为煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、煤制氢+碳捕获收集(CCS)、ALK风电制氢、甲醇制氢、ALK光伏制氢、ALK谷电制氢、PEM光伏制氢和PEM谷电制氢。

水风光蓄互补发电系统中风光容量配置研究

【目的】大力发展新能源,进行能源供给侧改革,是应对能源危机和生态环境问题的根本措施,有助于“双碳目标”的实现。调节性水电具有良好的调蓄能力,可以作为调节电源与风光电源联合运行,从前端减缓风光不稳定出力对电力系统的冲击,促进新能源集中上网消纳。但在如今大力发展清洁能源的背景下,仅靠常规水电站已无法调节规模巨大的风光发电。故考虑引入抽水蓄能电站,与常规水电站联合运行,构建水-风-光-蓄多能互补发电系统。【方法】基于研究区域亟需扩大风光发电规模的需求和互补发电系统并网过程中的弃风、弃光问题,从互补发电系统的配置容量和优化运行考虑,构建了多能互补发电系统容量配置的双层规划模型,外层模型以可接入风光规模最大和弃风光功率最小为目标函数,内层模型考虑了电源侧系统出力与电网负荷的匹配度,以源荷匹配度最大和系统在典型日售电收入最大为目标函数,分别采用粒子群算法和逐步优化算法对其进行优化求解。旨在获得系统可接入的风光资源的最优比例和容量配置。将该模型应用于金沙江上游川滇段清洁能源基地。【结果】结果显示:系统在有无抽蓄电站接入时接入风光规模的最佳比例均为0∶1。系统在接入抽蓄后,在弃风光率为0%的条件下,风光接入比例分别为1∶0、1∶1和1∶0时,相较于未接入抽蓄时,风光可接入规模分别提升了74%、68%和75%;在弃风光率为5%时,分别提升了52%、66%和65%;在弃风光率为10%时,分别提升了41%、60%和63%,均有大幅度提升。【结论】结果表明:系统应尽可能少地接入风电,尽可能多地接入光伏发电,且系统接入抽水蓄能电站后,抽蓄电站与常规水电联合运行,可充分发挥系统的调节能力,从而大幅度提升系统可接入的风光规模。同时在满足外层模型中互补发电系统中风光项目的容量最优的条件下,能够改善系统运行条件,使系统出力过程与负荷过程高度匹配,验证了研究方法与模型的有效性。研究成果可为水风光蓄互补发电系统的容量配置提供参考。

风光互补与电解水制氢系统负荷的协调稳定运行

电解水制氢作为一种新型储能手段,可作为调整风光能源输出电力的绿色手段。该文以风力发电、光伏发电、电解制氢与燃料电池为研究对象,通过对风光互补发电系统与电解水制氢系统的输出输入功率进行建模仿真,协调优化控制风光电、电解槽、燃料电池以及系统负载的负荷变化要求,改善了风光发电电解水制氢系统与系统负荷之间的负荷不平衡问题,为风光互补可再生能源系统的稳定运行提供了理论依据。

电加热式蓄热技术油田应用探讨

结合国内电蓄热技术应用方式,依托新能源风电、光伏区域绿电电价优势,提高油田生产终端再电气化率,用电蓄热技术替代燃气加热炉,增加绿电消纳能力、减少碳排放量。对蓄热装置加热模式、供热介质、供热参数、控制方式、适用条件进行研究,从适应性、安全性、操控性、经济性等方面对电蓄热技术在油田上的应用进行论证,为应用试验提供参考借鉴。

风光水互补发电系统发电效率分析

笔者主要探讨风光水互补发电系统发电效率的分析。由于煤石油天然气等资源日益枯竭,清洁能源的利用变得非常重要。风光水互补发电系统是一种将风电、光伏发电、水电结合的发电方式,其发电效率对于清洁能源的发展具有重要意义。笔者首先介绍了风光水互补发电系统的原理和构成,然后分析了不同风光水互补发电系统中各种因素对发电效率的影响。最后,提出了一些提高风光水互补发电系统发电效率的建议,为清洁能源的发展做出一定的贡献。

风电-抽水蓄能电站联合运行的多目标优化

为了充分利用风能,改善风电场的功率输出特性,建立风电场-抽水蓄能联合供电系统的优化模型.以联合运行系统的效益最大和输出功率平滑为优化目标,采用多目标克隆选择算法,对模型进行求解和仿真分析.通过优化计算使风电-抽水蓄能联合运行系统在提高运行效益的同时,输出功率得到平滑.应用风电场功率预测技术,通过上述优化,可以得到预测日联合运行系统各部分的优化功率调度值.

新能源利用综合演示实验平台研制

研制了一个新能源利用综合演示实验平台,该综合演示实验平台共包括7个新能源转化利用的子系统,分为光电转换、风电转换、光热转换三类,每个子系统设计了能量转换、能量传输、运行控制、能量利用及人机交互等部件。利用自行开发的数据采集板采集数据,用MCGS组态软件设计人机交互界面,通过JACE网络控制器将各个子系统进行集成,并利用先进的Niagara框架平台对整个平台系统进行访问控制。实践证明,该综合演示实验平台可以很好地演示新能源转化利用的过程及原理,达到了教学及科研的目的。

偏远山区风光水储互补发电系统容量优化配置

贵州省现有众多小水电仅靠汛期发电,全年不能经济高效运行。针对该问题,结合该省丰富的太阳能资源和风能资源优势,在现有小水电基础上加入风力发电和光伏发电,并配置蓄电池储能部件,构建风光水储互补发电系统。基于HOMER仿真软件研究发电系统在离网模式和并网模式下的最优容量优化配置方案,并探究系统联合发电的成本和经济性。研究结果表明:发展离网型风光水储互补发电系统投资成本高,回收期长,但若以满足偏远山区用电需求为目的,此互补系统仍具有必要性和可行性;发展基于小水电的并网型互补发电系统,由于不需考虑蓄电池其投资成本大大降低,具有较好的经济性。

戈壁荒漠区风电及光伏发电工程水土流失特征的对比分析

以河西走廊18个典型风电工程和光电工程为对象,对风电场和光电工程不同防治分区的影响范围和程度进行了对比,系统分析了工程建设过程中的水土流失特征。研究结论表明,风电场工程各防治分区扰动地表面积比例从大到小依次为:道路区(63.33%)>风机区(21.85%)>集电线路区(10.47%)>施工营地区(2.93%)>监控中心区(1.42%),光电工程各防治分区扰动地表面积比例从大到小依次为:光电池板布置区(68.72%)>道路区(27.17%)>其他防治区(1.77%)>管理区(1.18%)>施工营地区(1.15%);风电场工程各防治分区挖方量比例从大到小依次为:风机区(77.38%)>道路区(13.76%)>集电线路区(6.39%)>监控中心区(2.16%)>施工营地区(0.32%),光电工程各防治分区挖方量比例从大到小依次为:光电池板布置区(65.09%)>道路区(30.45%)>管理区(1.82%)>施工营地区(1.48%)>其他防治区(1.15%)。风电工程和光电工程的道路区和风机区(光电池板布置区)是施工扰动最大的区域,这些区域的基础开挖、搬运和填筑等土建工程也是产生水土流失的重点环节。戈壁荒漠区风电工程和光电工程的水土流失影响指数分别为0.314和0.419,以单位产能计算,光电工程的水土流失影响指数显著高于风电工程。

黄河三角洲风能综合开发与利用研究

在介绍黄河三角洲地区自然资源现状和对风能资源进行估算的基础上,分析了风能综合开发与利用的优势,结合各地区实际情况提出相应对策,以期合理开发和利用黄河三角洲风能资源。

北京水资源战略——三位一体的海水淡化生态技术

通过对输水成本、供水安全的分析,指出"南水北调"工程未必是从根本上解决北京水资源短缺问题的最佳战略选择。根据生态经济学原理,提出将海水淡化、风力发电、盐业化工三种行业有机结合,集成一种三位一体的生态经济技术。这种战略构想目的在于贯彻全球普遍倡导的可持续经济发展战略以及落实我国目前实施的"循环经济"政策,从而一劳永逸地解决北京水资源的短缺问题。清洁的风电为反渗透海水淡化提供动力需要,反渗透产物不仅仅产生淡水,同时又为海盐等化工生产创造了浓缩液条件,集成这3种行业可以形成一种污染物零排放的可持续清洁生产技术。

水电解制氢装置宽功率波动适应性研究

随着风电行业的迅猛发展,对风能源的转化有了迫切需求,对能源转化系统的风电波动性适应提出了更高要求。氢气作为清洁的"新能源"成为消化弃风的最佳选择。利用调整各工艺参数的方法,研究传统水电解制氢装置在风电宽功率波动条件下的适应性,并探索相关解决方法。为水电解制氢装置的进一步改进提供支持,为微电网风电耦合制氢及氢能综合利用提供理论依据。

我国风电发展与利用风电进行海水淡化研究

本文简要分析了我国风能资源分布、风电装机及"弃风"情况,概括介绍了我国水资源、苦咸水及缺水城市情况。对当前开展风电海水淡化联合系统建设所涉及的关键技术和经济性进行了初步分析,指出海水淡化系统具备作为可调负荷的技术条件。基于我国自然资源禀赋,应积极推进跨行业部门间的区域风电与淡水资源综合规划与开发,以降低社会经济发展成本,实现我国能源与经济的可持续发展。

水性环氧富锌涂料在风电塔筒上防腐性的研究

介绍了水性环氧富锌涂料的制备方法和性能指标,通过分析风电塔筒、塔架及其他设备的腐蚀状况,阐明水性环氧富锌涂料在其设备上的适用性。

绿色住宅建设中的可再生能源技术

近年绿色建筑和可再生能源技术越来越得到社会和业界的认同,文章从近年来在智能小区建设中常用的太阳能发电、风力发电、太阳导光管照明、太阳能灯具、LED节能灯、太阳能热水、中水回收和雨水收集利用、地源和水源热泵等方面入手,阐述采用可再生能源技术的应用前景及其重要作用。

不同结构形式桩基在数值模拟中的概化方法研究

在理想数值水槽中,将风电桩基作为陆域边界直接模拟,计算桩基影响下的二维流场。对于结构复杂形式多样的桩基础,通过等效阻力法和等阻水面积法对桩基进行概化,并计算概化后桩基影响下的二维流场。计算结果表明这两种概化方案都可以有效逼近原桩基引起的水位、流速变化,且对风电桩基群的大范围流场的影响在可接受的误差范围内。通过对这两种概化方法的结果进行比较分析,表明在实际应用中需根据桩基的形式选取适合的概化方法。

典型风力机翼型结冰特性分析

针对风力机叶片的结冰会严重影响风电机组的功率输出、危害风电机组的安全运行的情况,采用计算流体力学方法研究了典型的风力机翼型的结冰特性。首先,对攻角分别为0°,4°,8°的NACA0012翼型水滴撞击特性进行了计算,计算结果与文献实验结果吻合良好,表明了计算方法的正确性。在此基础上,对不同风速和不同温度下的典型风力机叶片表面的覆冰进行了模拟研究,得到了水收集系数和结冰厚度随温度和速度的变化趋势。结果表明:风速增加导致叶片表面结冰厚度增加,结冰附着面积增加;温度降低导致叶片表面结冰厚度增加;S801翼型的抗冰效果明显大于S802翼型的抗冰效果。研究结果有利于在低温环境中合理选择翼型,为降低叶片结冰危害程度提供参考。