可再生能源制氢综合能源管理平台研究

  目的  氢能是一种绿色高效的清洁能源,可以通过多种方式转化为电能、热能等加以利用。可再生能源制氢是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑。可再生能源制氢属于新型项目,是电力行业与化工行业的结合,系统间耦合性不强,提高能源综合利用率是可再生能源制氢的研究重点。  方法  文章介绍了当前主要的制氢工艺,对比了灰氢、蓝氢和绿氢的主要特点,阐述了风电及光伏制氢的主要系统,并提出了通过构建综合能源管理平台对可再生能源制氢各系统进行统筹管控的思路。  结果  在综合能源管理平台制定控制策略可以平衡功率,实现最优调度从而减少弃风弃光,而且还可以降低单位制氢成本。  结论  综合能源管理平台可以提高可再生能源制氢的能源综合利用率,对可再生能源制氢项目的推广起到支撑的作用,为可再生能源制氢领域的研究人员提供了重要的参考借鉴     

可再生能源绿证价格季节性测算方法研究

  目的  在市场化交易模式消纳可再生能源发电的发展趋势下,“市场电价+绿证收入”将成为未来可再生能源发电企业的主要经营模式。以可再生能源发电参与现货电能量市场为研究大背景,对可再生能源绿色电力证书的价格进行研究。  方法  基于现货电能量市场的优化出清模型,应用可再生能源全生命周期成本测算理论,以满足可再生能源发电企业的内部收益为目的,建立了绿证-电能量市场耦合的优化模型,并结合可再生能源季节性出力特性,提出了可再生能源绿证价格季节性曲线及其波动区间的仿真和测算方法。  结果  不同类型的可再生能源绿证价格不同,不同类型的可再生能源绿证价格的气候相关性亦不相同。  结论  绿证价格的科学合理测算不仅可以帮助可再生能源发电企业进行收益评估和制定更为准确的投资决策,还为电力市场主体与交易中心提供相关决策支持。     

海上风电大数据发展研究

  [目的]  海上风电已成为全球可再生能源发展的研究热点,虽然前期取得了显著成绩,但勘测设计、建设管理、运行维护、技术创新、产业融资等方面还不太成熟,技术创新是解决以上问题主要途径。其中,大数据技术已经成为提升海上风电的可靠性和电力质量,降低运维成本的至关重要的一环。  [方法]  基于大数据技术探讨了海上风电大数据的价值与意义。  [结果]  以广东省海上风电大数据中心建设为例,提出了海上风电大数据的总体框架和主要任务。  [结论]  海上风电大数据发展对充分发掘广东省海域风能资源,推动广东省海上风电产业发展,促进能源结构优化转型和节能减排提供了有力支撑。     

大规模海上风电集中送出建设模式研究

  目的  当前海上风电已成为全球风电发展的研究热点。我国海上风电尚处于起步阶段,而当前的运营模式存在不利于海上风电大规模集中送出等缺点,无法适应新形势下的长远发展。另一方面,欧洲各国对海上风电的补贴政策与我国当前的发展思路有所冲突,可借鉴性不强,且欧洲模式本身仍存在弊端。因此亟需探索适合我国近海深水区海上风电发展的新模式。  方法  首先分析了欧洲各国海上风电发展现状,并对海上风电输电模式进行总结;其次给出了四种海上风电输电技术应用场景;最后对海上风电商业模式进行了可行性分析。  结果  结果表明:在拆分海上发、输电侧环节后,广东省预计“十四五”期间能够实现平价上网;相比于分散式开发,深水区海上风电统筹集约式开发从经济性及环境集约利用层面更具有优势。  结论  形成的研究结论可以为后续大规模海上风电集中送出项目的方案设计和建设模式提供技术支持,具有很好的示范应用前景。     

适合与风力发电结合的波浪能及海流能共同发电型式探讨

  [目的]  为了研究波浪能发电、海流能发电与海上风力发电结合的可能性和可行性,  [方法]  通过分析波浪能及海流能发电的设备型式和技术水平,提出三者共同发电的结合方式;通过分析福建省海上风能、波浪能和海洋能的自然条件,结合海上风电项目所处的独特地理位置,  [结果]  梳理出适合与波浪能、海流能发电结合的海上风电项目,并提出下一阶段工作需要关注的问题。  [结论]  提出综合开发海洋能源、提高用海效率的一种新思路,成为今后综合开发海上能源的新的研究方向。     

海上风电-氢能综合能源监控系统设计

  目的  针对大规模的海上风电投产后消纳问题,提出了海上风电－氢能综合能源监控系统。  方法  提出了海上风电－氢能综合能源监控系统的系统架构、分析了陆上加氢站、海上制氢站、海上风电机组各监控子系统的要求,并给出了能量管理的要求。  结果  实现了实时数据采集、顺序控制、发电预测及计划、分布式电源管理、制氢负荷管理的要求。  结论  系统达到了自发自用,短时储电,长期储氢,负荷可控的控制要求。方案切实可行,有望于工程应用推广。     

园区能源互联网规划评价指标体系与方法

  [目的]  园区能源互联网是对多种能源、负荷和电网进行统一协调优化实现能效最优的复杂系统,评价指标体系的构建和规划方案的综合评价,是园区能源互联网规划所必须解决的关键问题。  [方法]  从能源互联网的作用出发,构建了其规划的评价指标体系,对体系中各指标的定义及计算方法进行了详细说明,并基于层次分析法进行了量化评价,最后基于实际工程队对该指标体系及评价方法的应用进行了分析。  [结果]  利用该方法,可对各类园区的能源互联网项目进行更加定量、客观的综合效益评估。  [结论]  算例分析表明:所提的方法准确有效,为项目投资运营模式及技术方案的决策提供方法支持。     

氢储能用于核电调峰经济性研究

    目的   以光伏、风电为代表的可再生能源装机占比的提高和煤电比例的不断降低使得电网对于优质调节资源的需求不断增加,也给核电调峰带来新的压力。通过系统升级改善核电调峰能力,从而提高核燃料利用效率、系统安全性和经济性是亟待解决的重点问题。    方法   调研了氢能的制备、储运及利用现状,探究了适合用于核电调峰的氢储能技术路线,并以某核电站现有运行情况为例,分析了不同氢能利用技术路线的经济效益。    结果   利用富余核电制氢能够提高核电利用效率,并具有较好的经济效益应用潜力。    结论   随着技术的进步和设备成本的降低,利用富余核电开展氢气制备,不仅能够提高核电机组的利用效率获得更好的经济效益,还有助于氢能产业的发展。作为高能量密度的绿色能源,氢能在节能减排中起到极为重要的作用,将助力碳中和目标的实现。     

完善我国可再生能源补贴制度

<正>我国可再生能源(不含水电)的迅速发展与国家补贴密不可分。按已公布的规划,到2015年,风电发电量2000×108kW·h,需补贴约400亿元;光伏发电装机3500×104kW,当年发电量500×108kW·h,按0.5元/(kW·h)计算,需补贴250亿元;生物质发电装机1300×104kW,发电量700×108kW·h,需补贴280亿元;电网接入还需补贴100亿元。以上合计,2015年补贴资金不少于1000亿元。2015年当年可用于可再生能源电价补贴的资金为480亿元左右,仍有500多亿元的资金缺口。如何完善可再生能源补贴机制?首先,采用以补贴定规模的办法。建议改革现有可再生能源的补贴办法,新上风电、     

独立式海上风电制氢工艺设计

  目的  文章旨在为充分利用深远海优质的风资源,解决海上风电的弃风问题以及对未来新能源船舶提供一种可能的海上氢气燃料供给方式。  方法  论述了一种依托于独立式海上平台的海上风电耦合海水制氢技术的工艺流程,主要对关键设备——质子交换膜电解水制氢系统、氢气压缩机、氢气储罐及部分辅助设备的工艺设计问题进行阐述,简略说明了制氢平台的控制方案,并且对其经济性进行了初步分析。  结果  从工艺设计的角度对海上风电制氢平台上的设计仅在较为前期的阶段,关键设备的供应链市场处于发展初级时期且大部分供应商未进军海工市场,表明现今海上浮式制氢的工程设计到工程化还不成熟且可再生能源制氢经济性较差。  结论  目前,海上风电还无法做到平价上网,海洋风电耦合氢能应用还需要一个长期过程,进行工程试验是大规模工程化的前提。     

电解水制氢在电厂和氢能项目的设计应用

  目的  电解水制氢技术已普遍应用于燃煤电厂、燃气电厂和核电厂,也将更多地应用于可再生能源发电厂配套的氢能项目,有必要对制氢系统设计方案进行探讨。  方法  以某燃煤电厂和风力发电及太阳光伏发电厂配套氢能项目为例,依据相关标准规范的设计规定,阐述了相应的电解水制氢系统设计方案。  结果  碱性电解水制氢技术成熟、安全可靠,能为电厂氢冷发电机、加氢站和氢气用户持续提供满足纯度、湿度要求的氢气。  结论  文章旨在为更多电厂和氢能项目电解水制氢系统的设计提供可参考的方案。     

天然气网络对含新能源电力系统短期调度运行影响

  [目的]  随着新能源和天然气机组在电力能源系统的装机比例不断增长,天然气系统对含大规模新能源电力系统的短期运行影响需要深入地研究。  [方法]  将天然气网络耦合至电力系统安全约束机组组合模型,以最小化系统运行成本为优化目标,同时考虑新能源接入系统,运用Benders解耦方法求解非线性优化问题。  [结果]  六节点电力系统和六节点天然气网络的综合能源系统算例分析用于验证耦合的优化模型,并表明燃气机组的高爬坡率可帮助电力系统有效地消纳新能源,同时新能源系统可以缓解系统对天然气网络供气约束的依赖。  [结论]  两种能源的优化配置是未来能源系统发展的重要方向。     

双碳目标的挑战与电力结构调整趋势展望

  目的  “碳中和·碳达峰”是促进中国能源经济转型,构建人类命运共同体的重要战略决策。中国是能源消费大国,双碳目标下全社会面临着巨大的挑战,实现双碳目标需要正确理论方法的指导和科学的部署。  方法  为此,文章基于中国能源发展形势,剖析了双碳目标的本质,从宏观层面给出了双碳目标的根本出路,并从能源供给侧的角度对双碳目标下零碳能源发电负荷构成和负荷需求指标等电力负荷发展趋势进行了预测,提出了“等效电力能源替代”新概念。  结果  基于核能、水能、风能、太阳能等资源禀赋给出了双碳目标下电力结构调整的方案,分析了电力结构调整带来的系统运行特性问题,提供了解决问题的措施。  结论  双碳目标或将掀起新一代能源革命和全面的工业革命,水、风、光、核四种主要的零碳能源资源能够满足中国的社会经济持续发展需求,新能源将迎来高速发展时代。文章从多方面论述了未来能源的发展趋势,给出了电力结构调整的建设性意见,对双碳目标的实现具有重要的理论指导意义。     

海上风电场对鸟类的影响及其危害预防

  目的  风能作为公认的最成熟的可再生能源技术之一,近年来发展迅速。中国在近年开发了大量的海上风电项目。但风电场对环境,尤其是对鸟类的影响引发了人们大量的担忧和研究。在碳达峰实现之前,我国的海上风能产业将持续增长,需要全面了解风电场对鸟类的影响。  方法  通过总结现有研究,对海上风电场引起的鸟类问题进行了综述,并讨论了可将对鸟类不利环境影响降至最低的预防和缓解措施。  结果  研究表明:危害鸟类生存的风电问题主要有风力涡轮机叶片撞击和风机运行噪音两方面的原因,尚无明确的证据表明鸟类会受到电磁场的影响。风电场的运行可能造成鸟类栖息地的变迁、繁殖和交流的受阻以及种群结构的改变等。人们可以通过风电场选址、风电场形态及风机叶片和桩机结构设计、遥感与视频监控等方式减少风电场对鸟类的不利影响。  结论  对风电场鸟类开展更加深入的研究,将有利于我们掌握海上风电场开发建设及运营相关的鸟类生态学基本规律,形成降低生态环境负面影响的科学决策。     

基于调峰能力分析的电网弃风评估方法及风电弃风影响因素研究

  [目的]  由于风电出力的间歇性、随机性和反调峰特性,大规模可再生能源风电并网造成京津唐地区冬季供热季弃风现象愈加严重。  [方法]  为了能够定量研究电源调峰、联络线外送等弃风因素变化时对电网弃风的影响情况,从而准确衡量不同情形下电网对风电的接纳能力,文章从系统调峰的角度,以电热负荷平衡约束、机组出力约束为条件建立风电弃风评估模型。  [结果]  对京津唐电网弃风情况的模拟结果表明,常规电源调峰越深、联络线外送深度越小,系统接纳风电出力的空间越大;而过快的风电装机容量增长速度和较高的热电机组供热比率,会抑制风电出力,从而导致弃风。  [结论]  因此,可通过激励系统中常规电源积极主动进行调峰、控制联络线外送峰谷差和热电机组出力范围来提高系统接纳风电的能力;而根据未来规划水平,选取某一比例的风电装机容量增长速度,即可确定最佳的风电并网规模,控制弃风电量在一定水平内。     

中国氢能高质量发展的路径建议与政策探讨

  目的  在“双碳”目标下,中国氢能大有可为。基于中国氢能产业发展的现状,围绕存在的问题,对氢能高质量发展的路径和政策进行探讨。  方法  对国内外相关政策、文献和案例进行了梳理和分析,从路径和政策两个角度做了总结。  结果  在路径方面,利用氢能促进交通领域和工业领域的低碳化,将氢能与现有油气能源储运管网体系耦合,利用氢能促进可再生能源标准化,发展（光伏、风能等可再生能源发电）电解制氢,加大氢燃料电池商用推广等,是中国氢能高质量发展的有效保证;在政策方面,完善国家氢能的顶层政策设计,细化氢能“制储输用”专项研究的政策支持,加快制定氢能相关的标准和规范,加强氢能产业的战略联盟建设以及健全氢能市场供需协调等,是中国氢能高质量发展的重要保障。  结论  文章提及的相关的路径建议和政策探讨可为相关部门和行业人员提供一定参考。     

印度电池储能市场分析与开拓

  目的  随着国内电池储能市场的快速发展,越来越多的厂商加入到电池储能队伍中,行业竞争日益激烈。中资企业亟需向外开拓新的电池储能市场。  方法  通过收集、整理和分析印度风电和光伏发电行业数据,计算其配套电池储能市场容量,分析了其电池储能市场的发展现状和储能项目招标要求以及中国企业具备的优势。  结果  测算结果表明印度风电和光伏行业电池储能市场潜力巨大,中企得益于国内电池储能技术的快速发展,在印度开展电池储能业务时具有较大优势,但也面临巨大挑战。  结论  研究结论可以为中企赴印开展电池储能业务提供参考。