随着“双碳”目标的提出,天然气作为火电转型过渡时期的重要能源,亟需通过绿色转型实现安全、稳定运行。碳捕集、利用和储存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术的应用将为燃气电厂低碳发展提供可靠的技术支撑。文中提...随着“双碳”目标的提出,天然气作为火电转型过渡时期的重要能源,亟需通过绿色转型实现安全、稳定运行。碳捕集、利用和储存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术的应用将为燃气电厂低碳发展提供可靠的技术支撑。文中提出一种发电机组(generator unit,GU)-电转气(power to gas,P2G)-CCUS系统,并构建一个考虑风电输出不确定性的数据驱动鲁棒优化(data-driven robust optimization,DDRO)模型。在此基础上,由于现有优化方法无法实现科学成本分配,考虑到主体间的合作博弈关系及系统运行的稳定性,建立了系统内部基于核仁法(nucleolus based cooperative game,NCG)的成本分配模型,以确保成本分配的科学性和合理性。结果表明:引入CCUS可以显著减少碳排放,并通过参与碳市场获得额外的利润;DDRO模型可以有效抵抗不确定风电输出的干扰,增强系统运行的安全性,降低传统优化模型的保守性;NCG模型可以实现GU、P2G和CCUS之间的合理分配,使得每个参与者都可以获得比其独立运行时更高的收益,提高参与者的合作意愿,进而增强合作的长期性与稳定性。展开更多
电转气(power to gas, P2G)技术可将电能转化为天然气,在实现综合能源系统低碳经济调度方面发挥着重要作用。为解决P2G过程中O_(2)未充分利用的问题并进一步降低碳排放,文中提出一种考虑P2G富氧改进和混合光能利用的低碳综合能源系统。...电转气(power to gas, P2G)技术可将电能转化为天然气,在实现综合能源系统低碳经济调度方面发挥着重要作用。为解决P2G过程中O_(2)未充分利用的问题并进一步降低碳排放,文中提出一种考虑P2G富氧改进和混合光能利用的低碳综合能源系统。首先,利用P2G生产的O_(2)与CO_(2)混合作为助燃气体,P2G利用碳捕集的CO_(2)制造天然气供给燃气机组使用;然后,因锅炉效率受O_(2)浓度影响,通过遗传算法和Gurobi求解器的联合算法得出耗氧设备各时段的最优供氧状态;最后,通过混合光能利用提升光能效率,以减少化石能源使用。将富氧燃烧和混合光能利用引入综合能源系统,构建考虑P2G富氧改进和混合光能利用的综合能源系统低碳经济运行模型,并设置场景进行对比验证。仿真结果显示,对比富氧改进前CO_(2)排放量降低75.83%,对比无混合光能场景光能总出力增加9.79%,表明所提模型可有效降低碳排放和运行成本。展开更多
在“30*60”目标背景下,低碳政策和低碳技术成为能源系统节能与减排新的出发点和落脚点,电转气(power to gas,P2G)作为一种新型能源转换方式为消纳新能源和降低碳排放提供了新的途径。文中首先将电转气精细化为电解制氢和氢气制甲烷两...在“30*60”目标背景下,低碳政策和低碳技术成为能源系统节能与减排新的出发点和落脚点,电转气(power to gas,P2G)作为一种新型能源转换方式为消纳新能源和降低碳排放提供了新的途径。文中首先将电转气精细化为电解制氢和氢气制甲烷两个阶段,构建两阶段P2G、碳捕集、微型燃气轮机掺氢、燃气锅炉掺氢相互协同的运行框架。其次考虑P2G反应热的利用,以及能源运营商和能源用户两主体阶梯碳交易机制对系统碳排放的约束。最后建立考虑两阶段P2G和燃气掺氢的综合能源系统日前双层优化调度模型,上层模型以能源商运营收益最大为目标,下层模型以能源用户的用能效用与购能成本之差最大为目标。通过不同场景下的仿真,验证了所提模型的有效性,并分析了掺氢比和碳交易基价对综合能源系统低碳经济的影响。展开更多
提高能源利用效率与增加可再生能源占比是实现“双碳”目标的重要路径。然而以热电联产机组(Combined Heat and Power,CHP)为核心单元的综合能源系统存在热电耦合约束,导致其难以集成高比例可再生能源。为解决该问题,文中提出碳捕集系统...提高能源利用效率与增加可再生能源占比是实现“双碳”目标的重要路径。然而以热电联产机组(Combined Heat and Power,CHP)为核心单元的综合能源系统存在热电耦合约束,导致其难以集成高比例可再生能源。为解决该问题,文中提出碳捕集系统(Carbon Capture System,CCS)耦合两阶段电转气(Power-to-Gas,P2G)的综合能源系统优化调度模型,同时对P2G运行所产生的氢气进行多元利用。考虑风光的不确定性,提出以成本最小与碳排放最低的多目标优化方法来平衡集成系统的经济性和碳排放量。构建算例仿真并采用gurobi求解器求解。仿真结果表明,所提方法优化了风光消纳量、碳排放量、系统成本,验证了所提模型的有效性和优越性。展开更多
为了实现“碳达峰、碳中和”目标,研究将电转气(Power to Gas,P2G)技术与含有奖励系数的阶梯型碳交易机制相结合,构建了一种新的区域综合能源系统优化调度模型。该模型通过P2G技术消纳多余的新能源,并通过含有奖励系数的阶梯型碳交易模...为了实现“碳达峰、碳中和”目标,研究将电转气(Power to Gas,P2G)技术与含有奖励系数的阶梯型碳交易机制相结合,构建了一种新的区域综合能源系统优化调度模型。该模型通过P2G技术消纳多余的新能源,并通过含有奖励系数的阶梯型碳交易模型提供差异化的经济激励。结果表明,引入P2G技术与含有奖励系数的阶梯型碳交易机制的场景3的系统日调度成本仅为5426.3元,而场景1的日调度成本高达8765.9元:同时,场景3的风电与光伏利用率接近100%。所提出的优化调度方案能够有效降低区域综合能源系统的运行成本,提高了可再生能源的消纳率,具有广泛的应用前景。展开更多
为迅速响应P2G(Power to Gas)-燃气掺氢系统在不同工况下的模态变化,动态调整控制系统输出,提升运行效率,提出模态不一致感知下的P2G-燃气掺氢系统双向响应阶梯式耦合控制方法。构建运行模型,分析P2G-燃气掺氢系统中P2G(电转气)、HMCHP...为迅速响应P2G(Power to Gas)-燃气掺氢系统在不同工况下的模态变化,动态调整控制系统输出,提升运行效率,提出模态不一致感知下的P2G-燃气掺氢系统双向响应阶梯式耦合控制方法。构建运行模型,分析P2G-燃气掺氢系统中P2G(电转气)、HMCHP(混氢热电联产)技术的运行特性;结合天然气运行特性,感知系统运行不一致模态的参数变化;结合模态参数,计算P2G电解槽混氢天然气的转换量;依据转换量控制电解槽,调整混氢天然气的进气速率,实现系统的功率调整,完成P2G-燃气掺氢系统双向响应阶梯式耦合控制。测试结果显示:该方法可以有效感知混氢天然气模态参数变化,控制后混氢天然气的转换量在26000 m^(3)/h以上;可快速响应系统运行工况变化,完成输出功率控制,控制后系统的P2G运行效率提升至80%以上;在高掺氢比例等多种负荷工况下,缩短了控制响应时间,降低了振荡幅度。展开更多
针对低碳背景下的多微电网优化配置问题,提出一种基于阶梯碳交易的含电转气(Power to Gas,P2G)的多微电网优化配置方法。首先,引入阶梯碳交易机制,以降低微电网的碳排量。其次,基于微电网所组成的联盟,以年投资成本和日运行维护成本最小...针对低碳背景下的多微电网优化配置问题,提出一种基于阶梯碳交易的含电转气(Power to Gas,P2G)的多微电网优化配置方法。首先,引入阶梯碳交易机制,以降低微电网的碳排量。其次,基于微电网所组成的联盟,以年投资成本和日运行维护成本最小,建立含P2G和共享储能的多微电网双层优化配置模型,使用KKT条件和Big-M法将双层模型转化为单层线性模型求解,并通过Shapley值法将联盟的最优经济成本进行分摊。最后,对P2G设备价格进行敏感性分析。通过分析对比多场景下的最优配置结果,验证了所提模型的低碳性和经济性。展开更多
文摘随着“双碳”目标的提出,天然气作为火电转型过渡时期的重要能源,亟需通过绿色转型实现安全、稳定运行。碳捕集、利用和储存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术的应用将为燃气电厂低碳发展提供可靠的技术支撑。文中提出一种发电机组(generator unit,GU)-电转气(power to gas,P2G)-CCUS系统,并构建一个考虑风电输出不确定性的数据驱动鲁棒优化(data-driven robust optimization,DDRO)模型。在此基础上,由于现有优化方法无法实现科学成本分配,考虑到主体间的合作博弈关系及系统运行的稳定性,建立了系统内部基于核仁法(nucleolus based cooperative game,NCG)的成本分配模型,以确保成本分配的科学性和合理性。结果表明:引入CCUS可以显著减少碳排放,并通过参与碳市场获得额外的利润;DDRO模型可以有效抵抗不确定风电输出的干扰,增强系统运行的安全性,降低传统优化模型的保守性;NCG模型可以实现GU、P2G和CCUS之间的合理分配,使得每个参与者都可以获得比其独立运行时更高的收益,提高参与者的合作意愿,进而增强合作的长期性与稳定性。
文摘电转气(power to gas, P2G)技术可将电能转化为天然气,在实现综合能源系统低碳经济调度方面发挥着重要作用。为解决P2G过程中O_(2)未充分利用的问题并进一步降低碳排放,文中提出一种考虑P2G富氧改进和混合光能利用的低碳综合能源系统。首先,利用P2G生产的O_(2)与CO_(2)混合作为助燃气体,P2G利用碳捕集的CO_(2)制造天然气供给燃气机组使用;然后,因锅炉效率受O_(2)浓度影响,通过遗传算法和Gurobi求解器的联合算法得出耗氧设备各时段的最优供氧状态;最后,通过混合光能利用提升光能效率,以减少化石能源使用。将富氧燃烧和混合光能利用引入综合能源系统,构建考虑P2G富氧改进和混合光能利用的综合能源系统低碳经济运行模型,并设置场景进行对比验证。仿真结果显示,对比富氧改进前CO_(2)排放量降低75.83%,对比无混合光能场景光能总出力增加9.79%,表明所提模型可有效降低碳排放和运行成本。
文摘在“30*60”目标背景下,低碳政策和低碳技术成为能源系统节能与减排新的出发点和落脚点,电转气(power to gas,P2G)作为一种新型能源转换方式为消纳新能源和降低碳排放提供了新的途径。文中首先将电转气精细化为电解制氢和氢气制甲烷两个阶段,构建两阶段P2G、碳捕集、微型燃气轮机掺氢、燃气锅炉掺氢相互协同的运行框架。其次考虑P2G反应热的利用,以及能源运营商和能源用户两主体阶梯碳交易机制对系统碳排放的约束。最后建立考虑两阶段P2G和燃气掺氢的综合能源系统日前双层优化调度模型,上层模型以能源商运营收益最大为目标,下层模型以能源用户的用能效用与购能成本之差最大为目标。通过不同场景下的仿真,验证了所提模型的有效性,并分析了掺氢比和碳交易基价对综合能源系统低碳经济的影响。
文摘为了实现“碳达峰、碳中和”目标,研究将电转气(Power to Gas,P2G)技术与含有奖励系数的阶梯型碳交易机制相结合,构建了一种新的区域综合能源系统优化调度模型。该模型通过P2G技术消纳多余的新能源,并通过含有奖励系数的阶梯型碳交易模型提供差异化的经济激励。结果表明,引入P2G技术与含有奖励系数的阶梯型碳交易机制的场景3的系统日调度成本仅为5426.3元,而场景1的日调度成本高达8765.9元:同时,场景3的风电与光伏利用率接近100%。所提出的优化调度方案能够有效降低区域综合能源系统的运行成本,提高了可再生能源的消纳率,具有广泛的应用前景。
文摘为迅速响应P2G(Power to Gas)-燃气掺氢系统在不同工况下的模态变化,动态调整控制系统输出,提升运行效率,提出模态不一致感知下的P2G-燃气掺氢系统双向响应阶梯式耦合控制方法。构建运行模型,分析P2G-燃气掺氢系统中P2G(电转气)、HMCHP(混氢热电联产)技术的运行特性;结合天然气运行特性,感知系统运行不一致模态的参数变化;结合模态参数,计算P2G电解槽混氢天然气的转换量;依据转换量控制电解槽,调整混氢天然气的进气速率,实现系统的功率调整,完成P2G-燃气掺氢系统双向响应阶梯式耦合控制。测试结果显示:该方法可以有效感知混氢天然气模态参数变化,控制后混氢天然气的转换量在26000 m^(3)/h以上;可快速响应系统运行工况变化,完成输出功率控制,控制后系统的P2G运行效率提升至80%以上;在高掺氢比例等多种负荷工况下,缩短了控制响应时间,降低了振荡幅度。
文摘针对低碳背景下的多微电网优化配置问题,提出一种基于阶梯碳交易的含电转气(Power to Gas,P2G)的多微电网优化配置方法。首先,引入阶梯碳交易机制,以降低微电网的碳排量。其次,基于微电网所组成的联盟,以年投资成本和日运行维护成本最小,建立含P2G和共享储能的多微电网双层优化配置模型,使用KKT条件和Big-M法将双层模型转化为单层线性模型求解,并通过Shapley值法将联盟的最优经济成本进行分摊。最后,对P2G设备价格进行敏感性分析。通过分析对比多场景下的最优配置结果,验证了所提模型的低碳性和经济性。
