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。     

多能互补技术发展现状分析

梳理了国内外多能互补发展与趋势,主要从综合能源系统基地多能互补系统和终端一体化多能互补系统两个方面,分析了多能互补系统模式,重点从多能互补规划设计分析、协调优化控制技术、多能混合建模技术、综合能量管理系统、储能技术几个方面分析了多能互补能源系统技术发展,并对多能互补能源系统案例进行了分析。最后,从充分利用矿区资源优势,开发和建设多能互补能源基地的角度,对电力企业矿区低碳转型发展提出建议。     

基于多能互补的内蒙古西部超低能耗草原民居供暖系统综合效果评价

内蒙古西部草原民居现有供暖系统存在着能耗高、热舒适度差、环境污染严重等问题。为评价太阳能、风能及传统供暖方式组成的多能互补供暖系统的综合效果,通过实地调研,得出内蒙古西部草原民居基础模型,之后利用数值模拟方法构建传统供暖系统与多能互补供暖系统,并在典型气象条件下进行模拟计算。结果表明:多能互补供暖系统较传统供暖系统年采暖能耗需求量降低了11096.63 kW·h,年采暖能耗降低率为66.18%,非清洁能源使用量减少了2.33吨原煤;客厅和主次卧的最冷月室内日平均温度明显提高,且热稳定性更好;年运行费用降低额大于年均摊成本支出费用。研究结果为草原民居结合实地情况设计建造多能互补供暖系统提供了参考。     

开式地表水源热泵系统取水能耗限值确定方法

对于开式地表水源热泵来说,取水能耗是决定系统节能性的关键因素.在水源热泵机组能耗模型、取水能耗模型等的基础上建立了开式地表水源热泵系统的能效比耦合模型,并得到了基于节能率的地表水源热泵系统的不同取水温度和不同取水能耗下的耦合限值.通过实际案例,计算得到了地表水源热泵系统不同取水温度下以及不同系统方式下的系统节能率,建立了开式地表水源热泵系统取水能耗限值方法.     

多能互补清洁供热技术研究进展

提高可再生能源的应用比例一直是我国能源和气候战略中能源结构去碳化的关键组成部分.多能耦合清洁供热系统在热电联产中采用电厂背压机作为主要基础热源,多种新能源承担峰值负荷并扩充市政管网的供热能力.本文对国内外多能互补清洁采暖的研究发展进行分析,总结比较了多种典型能源匹配供热系统的数值模拟、工程应用与经济性能.通过梳理可知,...     

基于热需求响应的综合能源系统可靠供能能力评估

随着多能互补能源结构的规模化发展,综合能源系统将成为未来能源系统的主要形式.针对综合能源系统各能源子系统的复杂耦合特性的特点,采用基于非支配排序的多目标差分进化算法的协同进化算法对综合能源系统的多维可靠供能区间进行求解.以供暖型热负荷参与需求响应为例,分析了需求响应的实施对系统的可靠供能能力的影响.通过仿真案例验证了该...     

除湿转轮与中高温热泵耦合空调系统性能实验

提出除湿转轮与中高温热泵耦合的运行方式,利用热泵来完全满足再生负荷要求,搭建转轮热泵耦合空调系统实验台,对不同工况下,新风量分别为20％和10％两种情况系统的性能进行实验研究．结果表明：室外空气干球和湿球温度越高,蒸发器出口风温越高,性能系数越低,为使冷凝器出口风温满足再生要求的冷凝风量会相应地增加和减少;随室内空气干球温度升高和湿球温度降低,蒸发器出口风温升高,性能系数下降,为使冷凝器出口风温满足再生要求的冷凝风量减少;耦合空调系统的新风量由20％降为10％时,再生温度需求降低约3℃,蒸发器出口风温降低约1．5℃,能耗相应减少,性能系数提高．同时,对耦合空调系统与常规再热系统的性能进行仿真模拟,结果表明：与常规系统相比,耦合空调系统中压缩子系统的性能系数降低,耦合空调系统能耗减少,性能系数提高;与相同工况下的常规系统相比．新风量为20％和10％的耦合系统可分别节能36．80％和40．86％;与室内设计温度为23℃的常规系统相比．可分别节能12．95％和18．48％．     

新能源供电多能互补发电系统设计

为了克服单一新能源发电具有转换效率不足、电能输出不稳定和新能源利用率较低等缺点,设计一款以风能、太阳能和海洋能等多能融合实时互补的发电系统,包括互补发电能源转换装置的设计、斩波电路、电能储能电路的设计和基于MATLAB(SIMULINK)的系统仿真验证。主要研究能源获取后进行的DC-DC斩波技术和充电技术。结果表明互补电能变换电路能够获取稳定的直流电压;直流母线通过逆变电路可以为后续的交流负载供电,同时可以通过充电电路给蓄电池供电,蓄电池采用分组管理的方式解决了过量充放电的问题并降低了充放电次数,蓄电池可以通过逆变为交流负载供电或者直接为直流负责供电,整个蓄电池储电部分达到了电能缓冲的目的。设计的新能源供电多能互补发电系统很好地解决了单一发电系统存在的问题,并给出了系统实现的完整方案,经过仿真验证系统能够实现新能源多能互补的发电目的,为新能源的有效利用提供了一个可行的途径。     

SHW系统和SHPHW系统在寒冷地区的性能模拟与分析

以TRNSYS软件为平台,构建太阳能热水(SHW)系统和太阳能热泵热水(SHPHW)系统.基于相同环境条件进行两个系统的能耗对比及经济性分析,并在山西省太原市搭建实验平台进行验证.结果表明:太阳能热水系统和太阳能热泵热水系统年综合性能系数分别为1.70,2.04;相较于传统的太阳能热水系统,太阳能热泵热水系统太阳能保证率年平均提高5%,全年运行能耗节省16.36%,运行约6 a即可回收成本,在中国农村寒冷地区优先选用太阳能热泵热水系统,经济效益良好.     

考虑不确定性的多能互补系统双层优化调度

为了降低新能源并网对电力系统影响,本文中提出了考虑源、荷不确定性的风光水火储多能互补系统调度方法。首先基于模糊机会约束法处理风电、光伏出力及负荷预测值的不确定性;然后建立了源荷相关度数学模型,以衡量联合发电系统出力与负荷的匹配程度;然后构建了多能互补系统双层优化调度模型,其中上层以源荷相关度最大为目标函数,下层以系统运行成本最小为目标函数;最后提出了改进的遗传算法求解双层调度模型。基于算例仿真验证了所提模型和算法的有效性,为互补发电系统提供可靠的调度方案。     

水源侧大温差热泵系统运行能耗分析

水源热泵技术是一种主要回收低温余热的节能技术。利用水源热泵系统试验台研究了大温差(温差为6~10℃)运行热泵的特性,比较了各温差段热泵的主机和给水泵单位供热能耗的关系。实验结果表明:随着温差增大,虽然主机单位供热能耗不断增大,但是热泵系统总体的单位供热能耗呈现下降趋势。通过对热泵系统制冷系数(coefficient to performance,COP)分析可知,在温差为7℃时,热泵系统COP最大,因此热泵大温差运行时循环水温差控制在7~9℃比较合适,机组整体能耗低,节能效果明显。     

考虑冷热电三联供系统耦合特性的区域综合能源系统运行优化

为了加快实现双碳目标,提高能源利用效率、减少碳排放量,本文通过选取关键供能设备 冷热电三联供系统 （combined cooling heating and power system,CCHP）构建综合能源系统模型,并利用改进的二代非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-Ⅱ）研究了引入该设备后园区整体运行方式和运作效率的改变。结果表明：CCHP 设备可通过其强耦合特性实现供能侧设备的多能互补和能量梯级利用;可见通过引入 CCHP 过后,可大大提高综合能源系统的运行效率,在减少运行成本的同时相对控制碳排放量的释放,提高系统总体效益。     

水风光多能互补联合运行增益分配研究

多能互补运行是电力系统发展的必然趋势,构建多利益主体间公平、合理的分配方式,是实现多能互补运行的关键.基于合作博弈理论,分析了水风光多能互补运行博弈特征,构建了水风光多能互补增益函数和电站收益函数,结合多能互补发电系统的运行特点,利用互补系数法对联合发电互补性进行评价,分析不同分配策略下联盟的增益分配值和分配策略的吸引...     

空间梯度分布式能源集成利用原理及其关键技术研究

针对分布式可再生能源利用效率低和能量输出随机性的问题,开展其集成利用原理及关键技术研究.基于可再生能源的空间梯度分布特征、工程利用因素与多能互补发电装备多样性,分析了太阳能、风能、波浪能及潮流能利用原理,提出了由能量获取、能量合成、电能转换以及储存方式组成的四阶段分布式可再生能源集成利用的新思路.研究表明:通过能量获取技术、能量合成技术、能量稳态控制技术与电能储存技术4个关键技术,可以实现多能互补集成利用系统的稳态高效电能输出.研究结果为分布式可再生能源集成利用新技术和新装置的开发提供了一定的参考.     

2050年我国低碳能源系统的形态、特征描绘和敏感性分析

碳达峰、碳中和目标将加速我国能源系统的低碳转型。为促进全社会的协同行动,需要一个未来低碳能源系统的清晰、完整图景来提供前瞻性引导。而目前,未来低碳能源系统的形态、特征以及敏感性因素尚研究不足。该文发展了一套能源-物质流耦合及敏感性分析方法,建立了2050年低碳能源系统的计量基础,描绘了其整体能源流向和二氧化碳排放源、汇的关系,并分析了其主要组成部分的结构和效率一旦发生变化对二氧化碳排放总量的影响。结果表明,未来低碳能源系统可能将呈现非化石能源为主的一次能源结构和发电结构以及高比例终端电力占比等基本形态,并可能具有电力部门负排放、工业部门排放最大等基本碳排放特征。该系统的碳排放总量对工业部门的电力占比和化石能源发电的效率变化最为敏感,其次是风电占比提高、更多煤电安装碳捕获和封存(carbon capture and sequestration, CCS)及化石能源发电的余热利用等。为此,该文建议严格控制化石能源的终端直接利用,加速电力部门低碳进程,加强探索难减排部门的低碳路径和非化石非电利用,以及大力建设智慧能源系统来保障多能互补。     

考虑可靠性和经济性的综合能源系统优化配置方法

在常规综合能源系统经济性优化分析的基础上,引入可靠性约束,形成兼顾经济性与可靠性的综合能源系统优化配置框架,并提出基于设备故障率的系统可靠性评估指标。针对典型案例的仿真分析表明,通过源侧多能互补,综合能源系统可靠性得到有效提升;然而,系统可靠性的提升可能会牺牲部分经济效益。储能装置的设置则可实现系统经济性与可靠性的双赢。另一方面,有效的政策设计亦是提高系统整体经济性,降低终端用户用能成本的有效措施。     

风能-波浪能互补发电技术发展综述

<正>自“十四五”规划发布以来,随着“碳中和”和“碳达峰”目标的提出,我国已然进入能源结构低碳、环保转型的关键期,而发展绿色清洁海洋可再生能源对于能源转型具有重大意义。我国近年来在海上风电发展迅速,近海海域已经十分饱和,目前已往深远海发展,这就需要我国掌握、建设和运维更多关键技术。本文以风能-波浪能互补发电为例,展开论述漂浮式平台的关键技术与难题,并进一步阐述深远海多能互补发电的发展前景。     

闭式热泵干衣机干衣性能实验研究

对闭式热泵干衣机干衣性能进行实验研究,采用热泵系统性能系数COP、除湿能耗比SPC、单位时间除湿量MER、单位能耗除湿量SMER等指标考察其性能.研究结果表明,热泵系统的COP值在低负载时随着衣物含水率的增大而增大,在较高负载时,在含水率为45%时达到最大值;热泵干燥系统的SMER值在低负载时随着衣物含水率的增大而增大,在较高负载时随着含水率的增大而增大且基本维持在较高的数值;热泵系统和热泵干燥系统相互影响相互制约,热泵系统的COP值与热泵干燥系统的SMER值不能同时达到最大.     

新风比对改进型地下水源热泵制热特性的影响

针对增大新风比会引起空调系统能耗增加的问题,设置了新风预热器的地下水源热泵空调系统,以实现地下水热能梯级利用。在建立热力学数学模型的基础上,分析新风比对新型和传统地下水源热泵机组所承担热负荷、制热性能因数和能耗的影响。研究结果表明:与传统地下水源热泵机组相比,新型地下水源热泵机组节能效果明显。当新风比从10%增加至50%时,新型地下水源热泵机组节省能耗从17.4%上升至32.2%。该新型地下水源热泵空调系统适合作为人员密度高的大型公共建筑中央空调系统。     

高温蒸汽热泵的多目标参数设计优化

为了进一步节能减排,并根据用户负荷需求,设计出合适的高温蒸汽热泵系统,提出了一种基于多目标优化的高温蒸汽热泵设计优化方法。首先根据选取的高温蒸汽热泵结构,说明系统各子系统的选型并研究高温蒸汽热泵的系统机理,建立系统的静态模型,提出了高温整齐热泵的■效率计算方法;然后确定了系统结构参数优化问题的优化参数,以■效率和总成本作为优化目标,基于多目标人工蜂群算法(multi-objective artificial bee colony algorithm, MOABC),建立高温蒸汽热泵的多目标优化模型;最后对不同工况下的系统■损失以及循环性能系数(coefficient of performance, COP)分别进行了MOABC的优化。结果表明,使用■效率作为能效指标可以提升高温蒸汽热泵系统的能源品质;而使用COP作为能效指标则降低了系统的能耗。