高还原势煤气加热是富氢碳循环高炉炼铁的支撑技术之一。文章借鉴顶燃式热风炉工作原理开发蓄热式煤气加热技术,为常规高炉改造升级和富氢碳循环高炉提供了极大支撑。鉴于此,该研究设计了加热规模为50000 m 3/h的煤气加热系统,建立三维...高还原势煤气加热是富氢碳循环高炉炼铁的支撑技术之一。文章借鉴顶燃式热风炉工作原理开发蓄热式煤气加热技术,为常规高炉改造升级和富氢碳循环高炉提供了极大支撑。鉴于此,该研究设计了加热规模为50000 m 3/h的煤气加热系统,建立三维全炉数学模型,模拟分析还原煤气和耐材在实际工作制度下的温度变化规律,解析煤气加热过程中的工作特性,并研究蓄热室内不同材质格子砖的高度对煤气加热炉内部温度场和煤气出口温度的影响。模拟计算结果表明:设计的蓄热式煤气加热炉在蓄热2 h、送煤气1 h的工作制度下,能够满足送风温度1100℃以上的要求;降低蓄热室中部低蠕变黏土砖层高度可以缩短蓄热室内煤气析碳区间,并使析碳区间上移至蓄热时能够达到更高温度的区间,使得析出的碳更容易被消除,从而为优化顶燃式煤气加热炉性能提供理论依据。展开更多
为解决综合能源系统(integrated energy system,IES)盈余风电转化效率低、碳排放量大和存在源荷不确定性等问题,提出了一种基于信息间隙决策理论(info-gap decision theory,IGDT)的含氢能多元应用和碳捕集IES优化调度模型。首先,将电转...为解决综合能源系统(integrated energy system,IES)盈余风电转化效率低、碳排放量大和存在源荷不确定性等问题,提出了一种基于信息间隙决策理论(info-gap decision theory,IGDT)的含氢能多元应用和碳捕集IES优化调度模型。首先,将电转气细分为电解池、甲烷反应器两部分,并增设了氢燃料电池、掺氢热电联产和掺氢燃气锅炉等氢能应用,以充分发挥氢能的应用优势;其次,引入了储液式碳捕集,与氢能应用协同运行,同时以低碳经济为目标建立了系统优化调度模型;在此基础上,采用IGDT对源荷不确定性进行处理,根据风险态度制定了风险规避与机会寻求2种调度策略。结果表明:与不含氢能多元应用和碳捕集的IES模型相比,所提出的模型运行总成本下降了16.9%,碳排放量降低了29.4%,盈余风电转化效率提升了32.1百分点;风险规避策略可提高系统应对不确定性波动的能力,但成本会有一定程度的升高,而机会寻求策略则能充分利用有利不确定性来获得潜在效益,但需承担一定风险。展开更多
【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
针对可再生能源和负荷的不确定性制约综合能源系统(integrated energy systems,IES)实现零碳目标的问题,提出了一种考虑不确定性的IES零碳容量规划和多时间尺度优化方法。以新疆某含电、热、冷负荷需求的IES为例,首先,利用多元联合分布...针对可再生能源和负荷的不确定性制约综合能源系统(integrated energy systems,IES)实现零碳目标的问题,提出了一种考虑不确定性的IES零碳容量规划和多时间尺度优化方法。以新疆某含电、热、冷负荷需求的IES为例,首先,利用多元联合分布并结合蒙特卡洛方法模拟可再生能源和负荷的不确定性及相关性。然后,提出利用氢储能电解水过程产生的碱性溶液吸收二氧化碳的IES全生命周期零碳容量规划方法。最后,构建了IES规划周期内的零碳排放调度框架,以协调IES在长时间规划周期和短时间调度周期的零碳优化。并基于该框架设计随机-滚动两阶段优化调度模型,以应对可再生能源和负荷的不确定性,最小化IES综合运行成本。仿真分析结果验证了所提方法在促进可再生能源消纳、减少一次能源消耗、实现零碳排放和经济运行方面的有效性。展开更多
文摘高还原势煤气加热是富氢碳循环高炉炼铁的支撑技术之一。文章借鉴顶燃式热风炉工作原理开发蓄热式煤气加热技术,为常规高炉改造升级和富氢碳循环高炉提供了极大支撑。鉴于此,该研究设计了加热规模为50000 m 3/h的煤气加热系统,建立三维全炉数学模型,模拟分析还原煤气和耐材在实际工作制度下的温度变化规律,解析煤气加热过程中的工作特性,并研究蓄热室内不同材质格子砖的高度对煤气加热炉内部温度场和煤气出口温度的影响。模拟计算结果表明:设计的蓄热式煤气加热炉在蓄热2 h、送煤气1 h的工作制度下,能够满足送风温度1100℃以上的要求;降低蓄热室中部低蠕变黏土砖层高度可以缩短蓄热室内煤气析碳区间,并使析碳区间上移至蓄热时能够达到更高温度的区间,使得析出的碳更容易被消除,从而为优化顶燃式煤气加热炉性能提供理论依据。
文摘为解决综合能源系统(integrated energy system,IES)盈余风电转化效率低、碳排放量大和存在源荷不确定性等问题,提出了一种基于信息间隙决策理论(info-gap decision theory,IGDT)的含氢能多元应用和碳捕集IES优化调度模型。首先,将电转气细分为电解池、甲烷反应器两部分,并增设了氢燃料电池、掺氢热电联产和掺氢燃气锅炉等氢能应用,以充分发挥氢能的应用优势;其次,引入了储液式碳捕集,与氢能应用协同运行,同时以低碳经济为目标建立了系统优化调度模型;在此基础上,采用IGDT对源荷不确定性进行处理,根据风险态度制定了风险规避与机会寻求2种调度策略。结果表明:与不含氢能多元应用和碳捕集的IES模型相比,所提出的模型运行总成本下降了16.9%,碳排放量降低了29.4%,盈余风电转化效率提升了32.1百分点;风险规避策略可提高系统应对不确定性波动的能力,但成本会有一定程度的升高,而机会寻求策略则能充分利用有利不确定性来获得潜在效益,但需承担一定风险。
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。
文摘针对可再生能源和负荷的不确定性制约综合能源系统(integrated energy systems,IES)实现零碳目标的问题,提出了一种考虑不确定性的IES零碳容量规划和多时间尺度优化方法。以新疆某含电、热、冷负荷需求的IES为例,首先,利用多元联合分布并结合蒙特卡洛方法模拟可再生能源和负荷的不确定性及相关性。然后,提出利用氢储能电解水过程产生的碱性溶液吸收二氧化碳的IES全生命周期零碳容量规划方法。最后,构建了IES规划周期内的零碳排放调度框架,以协调IES在长时间规划周期和短时间调度周期的零碳优化。并基于该框架设计随机-滚动两阶段优化调度模型,以应对可再生能源和负荷的不确定性,最小化IES综合运行成本。仿真分析结果验证了所提方法在促进可再生能源消纳、减少一次能源消耗、实现零碳排放和经济运行方面的有效性。
