面向灵活性挖掘的电-氢混联综合能源系统机组组合研究

随着电制氢技术的逐步成熟,利用新能源制氢与管道输氢有望为能源系统的深度脱碳提供重要支撑。该文提出了电-氢耦合综合能源系统机组组合模型,考虑了发电机组与电解制氢系统协同提供灵活运行备用。首先通过高斯混合模型得到新能源预测误差分布,获取其95%置信区间,确定新能源电力系统灵活备用需求;其次提出了考虑灵活备用的电-氢混联综合能源系统机组组合模型,计及了电解制氢系统三状态(开机、关机、热备用)灵活运行模型;算例分析验证了所提电制氢三状态机组组合模型的有效性,分析了新能源渗透率对制氢量与节点电价的影响。

绿电制氢装置并网与离网供电稳定控制方案研究

针对绿电制氢装置并网向离网切换的过程中,有功功率和无功功率不平衡引起的微电网频率、电压振荡以及变流器过载退出运行等问题,以制氢并离网切换稳定运行为目标,提出储能多模式控制策略。首先,建立储能系统功率转换方程,分析储能控制器功率、频率调节关系;其次,研究储能多模式切换策略,分析离网切换稳定关键因素,比较储能容量、控制器参数对系统影响;最后,以典型绿电制氢微电网为例,仿真计算不同储能容量及调差系数下的切换性能。结果表明:储能容量占比越高,储能视在功率超调越少,设备过载风险越小;同样储能容量下,调差系数越小,视在功率峰值越小,过载风险越低,但同时要求变流器电流过载能力强;调差系数取0.20时,可满足并网、离网中多种运行工况。

基于风光发电的中国各省绿氢替代灰氢经济性研究——基于精细地理网格分析

为了深入研究基于风力与光伏发电的我国各个省份绿氢能源替代灰氢能源的经济性,本文基于卫星遥感技术首先对我国各个地理网格单元内的可再生能源禀赋进行了分析,在考虑了风力发电与光伏发电出力情况的前提下,运用构建的相关计算公式,经过计算分别获得了当前我国各个省份的氢气需求量、灰氢制取成本、绿氢制取成本、绿氢平均输送距离、绿氢使用成本等相关数据,进而借助以上数据对我国各个省份绿氢能源替代灰氢能源的经济性及其替代量都进行了深入探究,并且还对各个省份未来绿氢能源替代灰氢能源的前景做出了预测。研究结果表明:1)内蒙古、新疆、河北等个别北方省份(自治区、直辖市)的风力发电、光伏发电的效果较好,可再生能源发电成本较低,2022年在内蒙古、新疆、河北等省份中部分地区的绿氢使用成本已经低于灰氢使用成本。2)2022年我国绿氢能源对灰氢能源的替代总量为51.80万~335.62万t。随着风力发电、光伏发电及电解槽技术的持续进步,以及碳交易价格的不断提升,至2040年我国绿氢能源对灰氢能源的替代总量预计将会达到4168万~8176万t,至2060年我国绿氢能源对灰氢能源的替代总量预计将会达到27900万~48000万t。3)至2040年我国各省份间的用氢需求量,以及绿氢制取量差距较为悬殊,其中内蒙古、新疆、甘肃、青海等省份的绿氢制取量相对较多,预计可以共同向其他省份输送1352万~3410万t的绿氢能源,而宁夏、山西、四川、河南4个省份的绿氢制取量相对较低,还无法满足本省对氢气能源的需求且缺口较大,预计缺口将会达到516万~946万t。

北极可再生能源发展现状与启示

北极已建有包括水电、地热、风电、氢能、太阳能在内的各类可再生能源厂站,北极8国中以冰岛、挪威为代表的北欧5国在全球能源转型中处于领先地位。北极国家近年来纷纷通过出台域内可再生能源发展规划,通过政策支持、税收激励等方式进一步强化自身在可再生能源发展中的优势地位。北极国家在通过政府与市场协同推动的同时,注重可再生能源建设的实用性及地区化,通过不同可再生能源形式间的互补加速了北极的绿色转型。当前氢能正成为北极可再生能源发展的焦点。北极可再生能源的发展对中国能源转型具有借鉴意义,但当前美欧在科技合作中构筑“小院高墙”及对华技术脱钩,将对中国参与国际可再生能源合作形成一定阻碍。

“双碳”目标下我国能源电力系统发展趋势分析:绿电替代与绿氢替代

能源电力系统的低碳转型是实现碳达峰碳中和目标的关键所在。为研判“双碳”目标下我国能源电力系统的未来发展趋势,该文构建了考虑绿电替代与绿氢替代的中长期能源电力发展估算模型,基于模型对2020—2060年我国能源电力发展场景进行测算,分析相关核心指标的演化趋势,并针对绿电绿氢与现有能源系统协同发展的多能互补综合能源发展模式提出方案设想。结果表明,以绿电为主、绿氢为辅对传统化石能源的“双替代”,作为实现“双碳”目标的关键措施,将在新型能源体系和新型电力系统建设中发挥决定性作用,分别针对源端能源生产基地和终端消费区域提出的综合能源生产单元(integrated energy production unit,IEPU)和综合能源产消单元(integrated energy production and consumption unit,IECU)设想,可为促进多类型资源协同优化和高效配置、支撑构建新型能源体系与新型电力系统提供方案参考。

基于一体式再生燃料电池的并网型微电网系统建模及分析

一体式再生燃料电池(unitized regenerative fuel cell,URFC)是一种集成了燃料电池发电与电解水制氢于一体的电化学装置,与风力、光伏发电相结合后,在并网型微电网系统中具有广阔的应用前景。为此,提出结合URFC、风电机组、光伏机组和传统电网的并网型微电网系统模型,并采用净现值作为衡量系统投资合理性的经济指标。以湖北地区某工业园区为研究对象,提出氢电供应因子用于协调并网型微电网系统的能源调度,并通过粒子群优化算法对系统进行设备容量优化和投资评估。结果表明:并网型微电网系统存在最优系统容量配置,当氢电供应因子为0.8时,微电网系统的净现值为最大值,具有良好的投资可行性。

碳三加氢系统运行分析和对策

主要分析了广州分公司碳三加氢存在的问题及绿油形成的原因,指出碳三加氢两段加氢过程中生成过多的绿油不仅影响到丙烯收率,还对装置正常生产造成了一定的影响。采用改两段加氢为单段加氢,提高反应空速以减少绿油的生成;经过实际生产中试验,改为单段加氢后,丙烯塔塔釜绿油含量降低24%,每年增产丙烯近700t。

多备用资源联合发电系统的两阶段鲁棒优化调度

风光发电具有随机性和波动性,针对发电系统大比例接入风光机组会产生弃风弃光和备用问题,提出一种多备用方式的联合发电系统两阶段鲁棒优化模型,通过引入光热电站和绿氢单元,建立联合发电系统结构来改善弃风弃光,在此结构上,拓展光热机组提供备用资源,运用三层两阶段优化方法优化模型。结果表明,与传统模型相比,文中方法将系统运行成本降低了30.8%,弃风弃光率降低了33.89%,火电机组开机率提高了23.61%,证明了文中提出的模型具有较好的经济性、风光消纳能力和灵活性。

考虑火电机组参与绿证购买交易的含氢综合能源系统经济低碳调度策略

在“双碳”背景下,为提升能源消纳率、处理综合能源系统低碳供能问题,提出一种考虑火电机组参与绿证购买交易的含氢综合能源系统经济低碳调度策略。首先,针对光热电站和电制氢系统存在的耦合关系对综合能源系统进行建模。其次,建立以火电机组为绿证购买者的绿证交易模型。在碳交易的依托下,火电机组购买的绿证可以转化成部分碳配额。同时针对绿证交易价格,提出考虑绿证供需关系的绿证交易价格定价机制,基于价格的变化调整绿证购买量。最后,构建以含氢综合能源系统总运行成本最小为目标的调度模型。仿真分析表明,所提调度策略可以提升绿证购买需求和可再生能源消纳率,实现系统低碳经济运行的目标。

C_2加氢绿油分离罐的设计

介绍聚合级乙烯产品中炔烃的来源、危害和处理方法,以及绿油的危害和C2加氢反应的操作条件对绿油生成量的影响。阐述C2加氢绿油分离罐的设计,特别是其丝网除沫器的选用。