当前能源面临短缺、污染和安全三大问题,在碳达峰、碳中和目标指引和政策约束下,新一轮能源革命将呈现四大趋势。结合能源发展的四大趋势,深入分析传统电力系统存在的问题,分析电力系统中电网的作用与定位,阐述了新型电力系统的演进方向。预测了新型电力系统的指标节点、时间进度、重要特征和演进过程,提出了新型电力系统的发展路线图,并探讨了大规模可再生能源开发、电网调峰调频、局域网及微网构建、氢能及其综合利用等新型电力系统的四大支撑技术体系,为能源电力行业构建新型电力系统提供参考与借鉴。
农林废弃物、生活垃圾和污泥是农村和小城镇地区主要的含能固体废弃物资源,为了将这些废弃物高效就地处理,结合分布式能源系统优势和流化床具有原料适应性强的优点,提出了一种基于双联循环流化床生物质、垃圾、污泥共气化协同冷热电三联产方法。基于热化学平衡的原理,建立了系统模型,对系统的性能和关键参数开展了分析。研究发现:系统发电效率随双联流化床反应器压比的增加先增加后降低,并且在气化过程中的蒸汽/燃料的比值为1.0时各效率达到最大;气化温度对供冷和供暖效率的影响与发电效率不同,随着气化温度升高,发电效率逐渐降低,但是供暖和供冷的总能量利用效率逐渐升高。本文提出的基于双联循环流化床生物质、垃圾、污泥共气化协同冷热电三联产系统,可为小城镇和周边农村生物质、垃圾和污泥等固体废弃物处理提供一种可行的思路。
海洋是生命之源,如何进行海水资源高效开发利用是人类未来可持续发展的希望。氢能作为低碳时代的最佳能源选择,其在当下能源转型中扮演着重要角色。电解水制氢是公认的绿氢制备方法,然而其能耗以及水资源消耗问题却十分突出。随着风电等可再生能源逐渐深远海化,其导致的电力远距离输送的损耗问题也日益紧张。为了解决上述问题,通过可再生电力与海水淡化制氢以及海水化学资源利用可降低绿氢的综合生产成本,结合目前的海水资源利用技术以及可再生能源发展状况,该技术路线的经济性远大于海水直接电解技术。文章总结分析了目前海水制氢常用的两种方式,分析讨论了实现绿色氢经济的可行性发展方法及应用技术,以期为海水制氢相关研究及产业发展提供合理性参考。
分布式新能源发电低碳清洁、因地制宜、开发潜力巨大,是应对气候变化、化石能源资源枯竭和环境污染,推动能源革命,实现我国“30·60”双碳目标的重要途径。国有企业作为我国国民经济的中坚力量,对于促进我国分布式新能源快速健康发展具有不可替代的作用。文章系统梳理了我国分布式光伏产业的发展现状,总结了不同分布式光伏项目客户类型的特点及其盈利模式,分析了不同开发模式可能面临的风险以及国有企业参与分布式光伏项目开发的优、劣势,研究成果可为国有企业开发分布式光伏项目提供参考。
为促进分布式清洁能源的就地消纳和减少住户电费支出,提出了考虑能量分段管理的住宅区能源日前经济调度模型。首先,根据住宅区用电负荷特性,改进了光伏-蓄电池能量分段管理策略来提升清洁能源利用率;其次,考虑楼宇间电能共享和电动汽车-楼宇(vehicle to building,V2B)模式,以楼宇能耗支出最小为目标建立了住宅区的能源日前优化调度模型;最后在Matlab2018a通过Yalmip调用Cplex12.7求解,算例分析表明,该方法可以合理分配楼宇间电能,促进分布式清洁能源的就地消纳,减少住户电费支出。
针对目前对风速序列短期预测中不同组合算法预测精度较差、适应性不强等问题,提出一种基于小波变换的组合预测模型算法,将风速序列经小波变换降低波动性与无序性,利用混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)优化逆向传播(back propagation,BP)神经网络的初始权值与阈值,将差分进化(difference evolution,DE)算法用于混合蛙跳算法子种群个体寻优策略,提高个体收敛速度与精度。通过将经小波变换分解得到的高、低频分量分别经组合模型算法进行风速预测与重构,通过实例验证,10、30 min相较60 min预测结果平均绝对百分比误差分别提高33.59%、12.21%,均方根误差分别提高28.77%、8.22%,三者平均预测误差分别为0.037、-0.014、0.011 m/s,与混合蛙跳-BP神经网络算法、BP神经网络算法横向对比,结果表明所提组合预测模型算法预测性能指标最佳。
储能作为平抑新能源发电、降低大规模新能源接入对电网造成冲击的重要手段,随着我国“双碳”政策的提出以及新型电力系统的指引已经成为一种不可或缺的调节新能源的手段。针对储能行业发展的态势,从储能技术的优势和价值展开论述,从技术层面对电化学储能、物理机械储能和新型储能技术的特点和应用需求进行分析,梳理全国强配储能政策以及储能补贴政策,从不同的角度论证了储能发展的必要性并为不同类型的储能技术工程应用提供理论依据。
海上风电因其高效、清洁、低碳的特点,成为实现“双碳”目标的有效手段,但是极端的海洋腐蚀环境,使得现役海上风电机组面临严峻的考验。海上钢结构防腐以涂层为主,但是现有的涂层防腐体系存在腐蚀介质渗透性强、阴极保护时长短等问题。首先,介绍了常规海上风电防腐涂层体系及原理,对比了涂层防腐中常见的导电型功能助剂及阻隔型功能助剂的作用机制及应用效果;其次,阐明了各类防腐型功能助剂对于涂层防腐性能的影响机制及表征方法;最后,对所阐述的防腐型功能助剂进行总结,并对防腐型功能助剂未来发展进行了展望,以期为海上风电涂层性能的改进研究提供依据。
目前,综合能源系统(integrated energy system,IES)作为国内外能源领域的重点研究方向之一,针对提高可再生能源利用效率、增进“绿电”消纳等问题展开了深入研究。对综合能源系统多能流潮流、综合能源系统优化规划及综合能源系统安全性分析和市场化运营等关键技术进行了系统的综述,并且对这几个方面问题所涉及的国内外研究现状进行了详细的阐述。最后,根据我国综合能源战略规划的实际国情,对综合能源服务市场化机制在国内的发展前景和典型形式进行了分析,为后续研究综合能源系统的学者提供参考。
随着分布式电源(distributed generation,DG)并入配电网,使配电网的拓扑结构、潮流分布发生变化,传统的配电网继电保护配置不再适用于含分布式电源的配电网络。为了保证电力系统供电可靠性,充分发挥分布式能源的优势,需要对含有分布式电源的配电网保护方案进行研究。在阐述配电网三段式电流保护原理的基础上,详细讨论了分布式电源的准入容量和接入位置不同时,对其配电网不同故障点的电流保护产生的具体影响。并结合国内外的前沿研究成果,论述当前主要的解决方案,对其进行分类讨论不同保护方案的原理和特点,说明其利弊。该文所做工作对含有分布式电源的配电网保护有一定的参考价值。