【目的】“双碳”背景下,节能降碳已成为保障国家能源安全与实现绿色转型的关键。油田联合站作为油气集输与处理的能耗“大户”,传统的“电网+燃气锅炉”供能模式成本高、排放大、韧性差等矛盾突出,亟需构建适应高比例可再生能源、季节...【目的】“双碳”背景下,节能降碳已成为保障国家能源安全与实现绿色转型的关键。油田联合站作为油气集输与处理的能耗“大户”,传统的“电网+燃气锅炉”供能模式成本高、排放大、韧性差等矛盾突出,亟需构建适应高比例可再生能源、季节调控能力强大的多能互补系统。【方法】针对油田联合站高耗能、高排放、高韧性风险的“三高”问题,提出了“风光-氢-储-荷”多能系统协同架构:将风光发电替代网购电,以电解制氢-储氢-燃料电池形成电-氢-电闭环,并利用热电联产机组、热泵、储热多源供热;创新性地将阶梯碳交易与价格/激励双重需求响应纳入统一优化模型,从经济、低碳、韧性多重目标对新建系统进行评价分析。【结果】基于混合整数线性规划(Mixed-integer Linear Programming,MILP)问题,设置了4种场景,以大庆油田某联合站为例分析表明:①与传统供能模式相比,含氢循环的多能互补系统能源利用效率提高了30%以上,年运行成本降低41.20%,碳排放强度下降2.10%,且可再生能源消纳率提升至90%以上;②阶梯碳交易通过递增碳价杠杆,使系统碳交易成本上升24.98%、碳排放量下降6.74%;③叠加需求响应后,可进一步降低碳排放1.30%、碳交易成本下降1.51%,实现减排与降本“双赢”;④氢能子系统作为跨时空调节器,在风光发电时段存储富余绿电,在负荷高峰或极端天气下则反向供电、供热,全年弃风弃光率控制在1%以内,显著增强供能韧性。经济性测算显示,在现行碳价与电解槽投资水平下,新建系统增量投资回收期为5~8年,若碳价低于80元/t、电解槽成本下降至2500元/kW以内,回收期可缩短至4年。【结论】研究成果已形成可复制的油田联合站供能低碳改造技术路线,有助于伴生气资源丰富、电热负荷稳定的老联合站提质增效,也可为高比例可再生能源新区块微网规划提供“电-热-氢”协同范式。展开更多
文摘【目的】“双碳”背景下,节能降碳已成为保障国家能源安全与实现绿色转型的关键。油田联合站作为油气集输与处理的能耗“大户”,传统的“电网+燃气锅炉”供能模式成本高、排放大、韧性差等矛盾突出,亟需构建适应高比例可再生能源、季节调控能力强大的多能互补系统。【方法】针对油田联合站高耗能、高排放、高韧性风险的“三高”问题,提出了“风光-氢-储-荷”多能系统协同架构:将风光发电替代网购电,以电解制氢-储氢-燃料电池形成电-氢-电闭环,并利用热电联产机组、热泵、储热多源供热;创新性地将阶梯碳交易与价格/激励双重需求响应纳入统一优化模型,从经济、低碳、韧性多重目标对新建系统进行评价分析。【结果】基于混合整数线性规划(Mixed-integer Linear Programming,MILP)问题,设置了4种场景,以大庆油田某联合站为例分析表明:①与传统供能模式相比,含氢循环的多能互补系统能源利用效率提高了30%以上,年运行成本降低41.20%,碳排放强度下降2.10%,且可再生能源消纳率提升至90%以上;②阶梯碳交易通过递增碳价杠杆,使系统碳交易成本上升24.98%、碳排放量下降6.74%;③叠加需求响应后,可进一步降低碳排放1.30%、碳交易成本下降1.51%,实现减排与降本“双赢”;④氢能子系统作为跨时空调节器,在风光发电时段存储富余绿电,在负荷高峰或极端天气下则反向供电、供热,全年弃风弃光率控制在1%以内,显著增强供能韧性。经济性测算显示,在现行碳价与电解槽投资水平下,新建系统增量投资回收期为5~8年,若碳价低于80元/t、电解槽成本下降至2500元/kW以内,回收期可缩短至4年。【结论】研究成果已形成可复制的油田联合站供能低碳改造技术路线,有助于伴生气资源丰富、电热负荷稳定的老联合站提质增效,也可为高比例可再生能源新区块微网规划提供“电-热-氢”协同范式。
