考虑碳排放权价格敏感区间的碳捕集水平优化建模

在总量控制与排放贸易的碳排放权交易市场机制下,以发电成本模型为基础,考虑碳排放权购买成本,建立了碳排放权交易模型.由于碳捕集系统消耗捕集能耗,造成电厂利润损失,因此定义了售电损失成本,进而建立了考虑售电损失成本的碳捕集水平优化模型.以具有碳捕集系统的不同费用特性的机组为参照,分别计算不同碳排放权价格和净输出功率下的碳捕集水平,得出碳排放权交易模型和碳捕集水平优化模型下能有效刺激发电商参与碳捕集的碳排放权价格敏感区间,对照分析欧盟碳排放交易体系下碳排放权期货价格和现货价格变化特点,反映了碳捕集水平优化模型的合理、可行和有效.     

考虑碳排放权价格敏感区间的碳捕集水平优化建模

在总量控制与排放贸易的碳排放权交易市场机制下,以发电成本模型为基础,考虑碳排放权购买成本,建立了碳排放权交易模型。由于碳捕集系统消耗捕集能耗,造成电厂利润损失,因此定义了售电损失成本,进而建立了考虑售电损失成本的碳捕集水平优化模型。以具有碳捕集系统的不同费用特性的机组为参照,分别计算不同碳排放权价格和净输出功率下的碳捕集水平,得出碳排放权交易模型和碳捕集水平优化模型下能有效刺激发电商参与碳捕集的碳排放权价格敏感区间,对照分析欧盟碳排放交易体系下碳排放权期货价格和现货价格变化特点,反映了碳捕集水平优化模型的合理、可行和有效。     

采用多随机变量超分位数方法的机组碳捕集率优化决策

碳捕集机组的效益与电价、碳排放权价格密切相关,在售电损失费用、碳排放权交易费用和燃料费用为目标函数的机组碳捕集率优化模型中,同时考虑电价与碳排放权价格的随机性,提出并推导了多随机变量超分位数方法,将机组碳捕集率优化模型变为机组碳捕集率随机函数型的优化模型,便于利用工具箱求解。对比分析了不考虑电价和碳排放权价格波动,仅考虑碳排放权价格波动以及考虑电价与碳排放权价格波动的机组碳捕集率优化模型的3种计算结果。算例仿真结果表明,同时考虑两价格的随机性,增加了系统碳捕集率调节的灵活性,积极响应了电力市场和碳交易市场机制,降低了碳捕集系统的综合运行成本。     

灵活运行方式下碳捕集电厂提供备用服务的决策模型

碳捕集电厂可以通过降低碳捕集水平,将原本用于捕集CO2的能量快速、实时地释放出来以提供备用服务。文中对具有灵活运行能力的碳捕集机组,建立了已知能量市场和容量市场中标量后,以在备用市场、能量市场及碳排放市场等多个市场的综合效益最大为目标的碳捕集水平优化决策模型。模型计及了备用被调用的随机性并采用详细的机组成本模型,可以确定碳捕集机组在备用被调用与备用不被调用两种情况下的最优碳捕集水平和所需预留的备用容量。通过实际算例验证了优化的效果,并分析了碳价、机组特性、能量市场中标量及备用市场中标量等对碳捕集策略及备用服务策略的影响。     

考虑广义储能与碳捕集设备联合调峰的电力系统低碳经济调度

在运用碳捕集设备提高深度调峰机组负荷低谷时段出力的同时,采用广义储能提高负荷高峰时段的碳捕集水平,是实现碳达峰、碳中和的重要途径之一。提出考虑广义储能与火电深度调峰的低碳经济调度模型,通过引入碳捕集设备与广义储能解决机组深度调峰损耗大及负荷高峰时段碳排放量高的问题。将深度调峰机组改造为碳捕集机组,提高其深度调峰时段的出力水平;将由价格型需求响应与储能装置构成的广义储能用于调度模型中,提高负荷高峰时段的碳捕集水平;以系统总运行成本最优为目标,制定各主体出力方案。仿真结果表明,所提模型能够缓解机组深度调峰压力,提高碳捕集机组的捕碳水平,兼顾系统的经济效益与低碳性能。     

计及电动汽车和碳捕集的电网调控系统低碳优化调度

为了实现电网调控系统(power grid control system, PCS)的低碳化和稳定性,本文提出考虑电动汽车充放特性与含高比例风电电网交互的PCS优化模型。首先,本文在典型PCS的基础架构下,引入碳捕集设备和风-储-电动汽车的联合发电系统。其次,考虑电动汽车充放特性与不同碳捕集价格对运行总成本的影响,基于分析运行成本、投资成本、维护成本等经济性指标,将碳捕集成本加入到优化目标函数中,以分析电动汽车V2G模式及不同碳捕集价格对电网调控系统储能优化配置的影响。最后,基于CPLEX求解器对所提模型进行求解并展开多场景对比分析,实例表明电动汽车与电网调控系统的交互模型能够有效降低11.39%总成本及16.82%碳排放总量。     

碳市场环境下计及碳捕集电厂和换电站的电力系统优化调度

在低碳及智能电网的背景下,提出了一种考虑碳交易并计及碳捕集电厂和换电站的电力系统优化调度模型。首先定义了电动汽车换电站虚拟电厂,并介绍了其运行特点,其次对不同电源的碳排放特性进行了分析,从总投资成本的折旧费用、燃料成本、运行维护成本及碳交易成本四个方面对电源成本进行了分析和建模。在此基础上,兼顾碳排放量和电源成本,引入功率平衡、机组及碳捕集系统爬坡、碳捕集效率等约束,建立了碳市场环境下计及碳捕集电厂和换电站的电力系统优化调度模型,并采用基于动态交换和密度距离的混合混沌粒子群优化算法对模型进行了求解,算例结果证明了所提模型及算法的有效性和正确性。     

考虑CCUS电转气技术及碳市场风险的电–气综合能源系统低碳调度EI北大核心CSCD

在碳市场价格波动的背景下,合理量化碳交易价格波动风险并制定相应的低碳运行策略对于降低系统运行成本和碳排放量具有十分重要的意义。该文提出一种考虑碳市场价格风险及碳捕集、利用与封存系统–电转气协同运行的电–气综合能源系统低碳优化调度模型。首先,利用广义自回归条件异方差模型预测次交易日碳价,并使用条件风险价值衡量碳市场价格波动风险,为电–气综合能源系统调度提供碳价参考。然后,引入碳捕集、利用与封存系统–电转气协同运行框架,将碳捕集机组捕获的CO_(2)作为电转气原料,电转气利用负荷谷期的风电出力生产天然气,以电–气综合能源系统总调度成本及碳交易风险最低为目标建立优化调度模型。最后,在改进的IEEE 24节点和天然气6节点系统构成的电–气综合能源系统中进行仿真。结果表明,提出的调度模型能够捕捉碳市场波动期内风险,提高电–气综合能源系统可再生能源消纳量,并降低系统总运行成本和碳排放。     

含碳捕集电厂的低碳备用市场竞价模型与碳捕集水平风险决策

以低碳电力为背景,提出了能够体现碳减排因素的备用市场竞价模型及该模型下碳捕集电厂捕集水平风险决策方法。建立了能够计及容量事故随机性的机组备用弹性需求曲线,然后根据外部性内在化理论,将边际碳排放成本内置到机组备用报价中,以得到的边际综合成本作为竞价依据,从而计及和区分机组碳排放特性差异,并采用供给与需求方法获取最优备用点。基于上述模型,分析碳捕集电厂的备用竞价优势,区分其收益与成本的风险性质差别,并从风险管理的角度优化CO2捕集水平决策。仿真结果表明该竞价模型可以从社会角度实现备用的优化配置,对于碳捕集电厂而言,其捕集水平过高或过低均不合适,而应存在最优值。     

碳电市场环境下火电厂市场竞价策略及交易技术

电力现货市场与碳排放权市场建设的不断推进,为火电厂的生产运营带来了新的机遇与挑战。文中提出了一种碳电市场环境下火电厂市场竞价策略及交易技术。首先,分析了火电机组碳排放权交易及管理办法,研究了碳电市场的关联关系与关键影响因素;然后,基于火电机组出力特性模型与成本模型,计入碳电市场价格分别建立了电力市场、电力市场+免费配额、电力市场+有偿配额3种模式下的机组竞价模型,并进一步提出了以火电机组效益最大化为目标的出力优化模型及求解方法;最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性。     

Carbon nanotubes

The authors give a overview of the research being pursued at NASA Ames on carbon nanotube growth, processing, electronic properties and device applications     

Carbon nanotube-ceramic composites

The effective utilization of CNTs in composite application depends strongly on the ability to disperse CNTs homogeneously throughout the matrix and the interfacial combination is necessary for improving the CNT-based composite properties. In our work, we used surfactant and acid treatment to modify the CNTs surface and then incorporated the functionalized CNTs into various ceramic matrices including oxide and nitride ceramics. The fabrication of ceramic nanoparticle-immobilized CNTs not only improves the homogeneous distribution of CNTs in the ceramic matrices, but also makes the combination between two phases more tight. Mechanical property measurements clealy reveal obvious enhancement confirming the fabrication of true CNT-based composite materials with improved toughness properties. The addition of 0.1 wt% CNTs in the alumina increased the fracture toughness by about 1.6 times from 3.7 to 4.9 MPa.m^1/2. For 1 wt% CNTs/BaTiO₃composite, the toughness value (1.65 MPa.m^1/2) is about 2.4 times than that of pure BaTiO₃(0.68 MPa.m^1/2). For 5 wt% CNTs/TiN composite, the fracture toughness is 3.81 MPa.m^1/2, which is about 1.6 times than that of pure TiN ceramic whose toughness is 2.45 MPa . m^1/2.     

考虑碳预算与碳循环的能源规划方法及建议

实现碳中和,能源领域碳减排是关键。为研究面向碳中和的能源规划,文章首先分析了碳中和与碳预算之间的关系,之后提出了碳中和目标下考虑碳预算与碳循环的能源规划方法,进而从规划目标、研究范式、碳约束、市场因素等方面与其他能源规划方法进行了对比,最后针对未来能源规划中需要重点关注的能源耦合、碳价设置等问题,提出了相关建议。此方法可为后续面向碳中和的能源规划提供参考。     

考虑碳排放权分配的低碳电源规划

在低碳经济环境下,电力行业实行CO2减排势在必行。而低碳环境下的电源规划则是实现CO2减排的关键之一。"总量管制与排放交易"是公认的实现CO2减排及获得低碳效益的有效措施。而推行该措施的关键在于碳排放权的分配方式。文中从低碳政策、低碳技术和低碳市场3个方面分析了低碳因素对电源规划的影响;提出了基于区域比较的碳排放权分配机制,并将低碳因素引入传统的电源规划模型,建立了低碳电源规划模型;应用改进的基于差分进化的粒子群优化算法求解低碳电源规划问题,并通过仿真算例对所建立的规划模型进行了验证。仿真结果表明了所建模型的正确性和适用性,为当前的电源规划工作提供了有益的参考。     

计及CLHG-SOFC碳捕集的多能源系统低碳优化调度

为了响应碳达峰、碳中和的发展目标,实现对能源的高效利用,减少CO2的排放,多能源系统引入基于化学链制氢-固体氧化物燃料电池（CLHG-SOFC）的碳捕集技术,以实现在供电供热的同时完成对CO2的捕集。首先,对CLHG-SOFC碳捕集模块的运行机理与能量流动关系进行分析,推导出其净输出功率模型和电碳特性关系。其次,建立计及基于CLHG-SOFC碳交易与碳封存成本的多能源系统低碳优化调度模型。最后,通过算例分析验证了所提模型能够在不同电碳特性运行下实现系统运行的经济性和低碳性。     

二氧化碳消减技术

针对电力行业CO2排放量较大及节能减排的现状,介绍了以新能源替代、采用新的燃烧方式及CO2捕获、储存、利用,几种CO2的消减技术,对于应对CO2减排具有一定的参考作用.