登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
针对我国能源生产和消费面临的挑战,以及国家能源发展战略要求,构建清洁能源微网是实现我国能源革命的重要途径之一。清洁能源微网以可再生能源为基础,环境能源、天然气和洁净煤等能源协同,化石能源补充,实现区域性分布式冷热电气联供。本文阐述了清洁能源微网的内涵、四个特征、五个层次以及设计思路,重点分析了可再生能源系统、环境能源系统、洁净煤和氢能等能源开发利用中的关键技术,为清洁能源微网构建提供参考。
(来源:微信公众号“能源研究俱乐部”ID:nyqbyj 作者:朱跃钊)
一、清洁能源微网的构建
能源革命的内涵之一是推动能源供给革命,建立多元供应体系。实现路径之一是构建高效的清洁能源微网,即以可再生能源为基础,天然气、洁净煤、环境能源等协同,化石能源补充,实现多能互补耦合,建立区域性分布式冷热电气供应系统,实现产能、供能、用能、蓄能和节能相互协调统一的能源供应系统,带动可再生能源的规模化应用与发展,推进洁净煤、环境能源在多元供应体系中的应用。
清洁能源微网系统有以下特征:(1)能量利用合理化:提高能源系统㶲效率,实现品位对接、温度对接、梯级利用与互补耦合,提升系统经济性能,并最大限度使用可再生能源。(2)能源系统环保性:优先采用可再生能源和清洁能源,近零排放,环境友好。(3)能源资源集成化:系统实现可再生能源、清洁能源、化石能源等能源资源的整合。(4)多网协同性:实现电力网、热力网、信息网三网融合。
清洁能源微网系统包含五个层次:一是能源侧,包括可再生能源、化石能源、环境能源等。二是能源转换、耦合互补侧,根据不同区域可再生资源禀赋及用能侧需求,选择多种能源的组合和能量转换的方向与路径,以实现耦合互补和梯级利用。三是能量储存侧,根据能源侧供能特性及需求侧用能需求,以及能量管理、智能调控要求进行储热(冷)、储电、储氢、储气,提高供能质量与能源利用效率。四是智能控制侧,综合考虑气候气象因素、可再生能源的多源异质、多/强扰动等约束条件,建立可再生能源优先使用,天然气、洁净煤、环境能源等能源协同,电网、热网、气网补充的调控原则,并利用“云大物移智”等现代信息技术,建立基于专家数据库的能源微网智能控制及系统运行管理系统,以保证系统平稳、快速响应。五是用能侧,根据用能侧负荷气象气候特征及使用特性,构建用能潜能分析及系统预测方法,实现热(冷)电气多网联供。
清洁能源微网系统设计思路:结合区域规划,以可再生能源为基础,天然气、洁净煤、环境能源等能源协同,化石能源补充,以储热、储电、制氢储氢、储气为储能手段;以余热利用、能量梯级利用、水源热泵及建筑低能耗等为节能手段,以市政电网、热网、气网补充为调控手段,通过多能互补耦合、品位对接、梯级利用、储用结合、分级响应、精准调控、智能控制的策略,基于不确定性的可再生能源系统动态校验规划设计方法,构建清洁能源微网供能系统。在构建清洁能源微网时,应以可再生能源最大限度利用和区域内使用为原则。
二、清洁能源微网关键技术
(一)可再生能源系统
可再生能源系统涉及到多层面多因素、多系统随机动态复杂过程。关键技术主要包括:
(1)基于不确定性的可再生能源系统动态规划设计方法。结合区域气候气象特征分析,揭示稳定供应型与间歇型可再生能源的高效互补机理,探明用能侧负荷气候气象跟随特性,建立可再生能源热电气储耦合供能系统技术架构。针对可再生能源系统高随机性、弱互联及动态特性等关键问题,构建全工况动态特性仿真模型,探索变工况状态各因素间的关联规律,提出基于不确定性的可再生能源系统动态校验规划设计方法。
(2)基于气象数据预测的可再生能源热电气储耦合气象数据库。分析气象要素时空分布特征及供/用能需求关联特性,建立区域基础气象数据库,开展潜能分析和短期预测,获得气象条件对供/用能系统的影响规律。
(3)以多种可再生能源为基础的热电气储耦合机理、调控机制及高效转换技术。基于气候特征、气象跟踪、资源禀赋,采用可再生能源各单元供能负荷及产物可调节技术,结合储能单元能量高效转换、梯级利用以及分级跟踪响应技术,探索多能源输入、热电气输出与储能的耦合机理,揭示变工况多能互补、热电气储联产、稳定快速跟踪供能、经济性等多目标优化下的高效能量转换和调控机制。
(4)高随机性、弱互联及多能耦合下可再生能源热电气储系统的先进控制与能量管理技术。综合运用多时间尺度优化调度、多能流动态建模、随机预测控制等技术,提出完整的先进控制和能量优化管理方法。建立面向节能、经济、环保多目标的日前、日内、实时的多时间尺度优化调度模型,通过预测误差反馈校正和滚动优化,提出基于鲁棒自适应状态估计的多变量随机预测控制方法,实现多/强扰动下系统的平稳运行和负荷快速跟踪。
(二)环境能源供能系统
传统的能源是指向自然界提供能量转化或可做功的物质,而环境能源则是指在维护和改善环境的同时,可综合发展及合理利用的能源统称,其特征是以最优化原理来解决环境与能源可持续发展问题,即在环境治理时尽量使废弃物资源化利用,在处置过程中减少二次污染,在资源化过程中经济合理、运行可靠。处置及资源化过程采用一系列高参数手段,如高温、高压、高级氧化、超临界和高电荷(等离子体等)等。环境能源供能系统是在安全、清洁处置固体废弃物的同时使其最大限度的资源化、能源化,同时可以将其组合到我们的能源微网当中。然而目前还存在一些技术瓶颈,主要有:技术装备要求高,能源效率有待提升,处置过程二次污染,产品深度利用不足,缺乏颠覆性技术等。环境能源供能系统关键技术包括以下几个方面。
(1)低温热解—气固两相多组分高温逆流气流床热化学转化相结合的复合热解新工艺。有机固废低温热解产物经高温热化学反应,高效转化为一氧化碳和氢气。在高温还原气氛下,气体的深度净化变得简单。气相产物可进一步深度利用,如制氢,残渣转化为建材。整个工艺过程,能量梯级利用,不直接对外排烟,是一种清洁、高效、安全、经济的有机固废热解及资源化利用技术工艺。
(2)新型有机固废高效热解技术。针对生活垃圾这类有机固废,研发新型回转式碳剥离、深度热分选与低温热解耦合技术,主要是通过炉料金属、无机物和装置结构的双重作用,对热解碳物质进行物理动态连续破碎,同时通过装置结构实现块状金属及块状无机物热分选,提高热解速率和效率。针对污泥这类有机物固废,采用圆盘型双通道外热式移动床热解新技术,通过双通道加热,圆盘型换热,设计物料移动推进和热解气柔性分隔结构等,解决污泥干燥热解一体化、污泥流动性差、传热传质效率低、热解反应控制等技术瓶颈。
(3)气固两相多组分高温逆流气流床中心高温热岛构建及有害有毒物质高温热阻断技术。采用新型双水内冷多喷嘴结构及炉内布置形式与工艺参数结合,构建炉内中心高温热岛,形成炉内明显温度梯度,实现气固多组分热解产物高效热化学转化、避免熔渣等对炉壁冲刷、熔蚀、挂壁、堵塞及合成气出口温度高的难题,以及有害有毒物质,特别是重金属固熔、二噁英高温热阻断。
(4)基于不饱和稠杂环芳烃化合物载体的常温常压高密度可逆储氢、制纯氢技术。环境能源供能系统经济性制约了有机固废安全、彻底处置技术的工业化应用。有机固废热化学处置制氢是实现系统经济效益的重要途径,而氢气安全储运也是当前的技术难题。基于不饱和稠杂环芳烃化合物载体的有机液体储供氢技术具有高稳定性、高可逆性、高储氢量、低成本等特点,与高压储氢、低温液体储氢、液氨储氢等技术相比,实现了常温常压条件下氢高密度储运,可利用现有化石能源输运构架,大幅降低加氢站建设门槛与成本。该技术储氢密度达到6wt%(每100质量单位里含有6质量单位),氢气纯度为99.99%,为应用于燃料电池开辟了另一路径。
(三)氢能技术
氢能是我国能源战略的重要组成部分。2019年全世界已有19个国家和城市制定了各自的氢能战略和发展路线图。很多国家将氢能产业化作为新的经济增长点,力争保持现有的全球竞争力。在清洁能源微网系统中,综合运用可再生能源制氢、有机废物制氢以及制氢储氢发电等技术,通过氢能可实现废弃能源的储存与高值化利用。
(四)煤炭清洁高效利用技术
推动煤炭清洁高效利用是我国能源转型的主要任务,但目前高碳能源低碳化的利用技术仍是煤化工的技术瓶颈。建立绿色化现代煤化工产业体系,推进煤基燃料全面发展,开发高效清洁煤气化技术、高效污染物脱除技术、多污染物协同控制技术、废水零排放技术以及“三废”资源化利用技术,是实现煤炭清洁利用的重要手段。煤热解—两相多组分高温逆流气流床气化—熔融新工艺为破解这一技术难题提供了一种途径。
三、结语
从我国能源消费需求、化石能源储采比及应对气候变化考量出发,我国亟需推动能源供给革命,探索能源供给新模式。清洁能源微网供能体系通过综合运用可再生能源、环境能源、清洁能源等一系列关键技术,可有效破解当前能源与环境发展面临的诸多瓶颈,为我国能源高质量发展提供思路。
参考文献:
[1]谢克昌. 以煤为主格局决定能源转型立足点和首要任务[N]. 中国科学报,2019-12-09(007).[2]BP世界能源统计年鉴[R].2018.[3]李兵,牛洪海,陈俊,耿欣,娄清辉.多能互补综合能源系统运行优化研究[J].分布式能源,2018,3(02):53-57.[4]苏树辉,毛宗强,袁国林.国际氢能产业发展报告[M].2017.[5]氢阳能源.常温常压有机液态储氢技术 [EB/OL].https://www.hynertech.com/.[6]肖波,马隆龙,李建芬,朱跃钊.生物质热化学转化技术[M].北京:冶金工业出版社,2016.
原文首发于《电力决策与舆情参考》2020年8月7日第31期
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星电力网获悉,3月13日,工信部等15部门办公厅(秘书局、办公室、综合司)发布关于促进中小企业提升合规意识加强合规管理的指导意见。《指导意见》指出:节能环保合规。引导中小企业依法依规落实生态环境分区管控、环境影响评价、排污许可、消耗臭氧层物质管理和生态环境损害赔偿制度等要求,提升
日前,财政部下发《关于印发《清洁能源发展专项资金管理办法》的通知,要求规范和加强清洁能源发展专项资金管理,提高资金使用效益。专项资金支持范围包括清洁能源重点关键技术示范推广和产业化示范;清洁能源规模化开发利用及能力建设;清洁能源公共平台建设;清洁能源综合应用示范等。原文如下:关于
3月12日,中国大唐集团有限公司党组书记、董事长吕军,董事、总经理、党组副书记张传江与江西省委常委、常务副省长任珠峰举行会谈。双方就进一步深化能源领域合作进行了座谈交流。中国大唐党组成员、副总经理曲波参加会谈。吕军、张传江对江西省一直以来给予中国大唐的关心和支持表示感谢,并介绍了中
北极星售电网获悉,为促进清洁能源开发利用,推进能源清洁低碳转型,保障国家能源安全,财政部制定了《清洁能源发展专项资金管理办法》(下称办法)。办法自发布之日起施行。办法规定,清洁能源发展专项资金(下称专项资金)是指通过中央一般公共预算安排,用于支持可再生能源、清洁化石能源以及化石能源清
3月10日,三峡集团董事长、党组书记刘伟平在北京与中国中车集团有限公司(简称中车集团)党委书记、董事长孙永才座谈。双方就贯彻落实全国两会精神,更好发挥国资央企战略支撑作用,进一步深化新能源、科技创新、国际业务等全方位战略合作进行深入交流。座谈后,刘伟平、孙永才共同见证双方签署战略合
2025年2月28日上午14点50分,金隅冀东凤翔环保科技有限公司分布式光伏发电项目成功并网,标志着公司在绿色低碳、节能降耗的道路上又迈出了坚实的一步。这是陕西区域继铜川公司、泾阳公司、扶风公司后又一个正式投入运营的分布式光伏发电项目,彰显了水泥企业作为工业型企业的环保责任心。凤翔公司利用
北极星电力网获悉,全国人大代表、四川能源发展集团董事长王诚,今年提交了两份与清洁能源高质量发展紧密相关的建议。针对氢能产业,他建议,推动建设灵活多样的氢能源供应体系,加快输氢管道等基础设施建设;探索实施“氢积分”制度,增强各类主体参与氢能产业发展的积极性。针对工业领域绿色低碳转型
北极星售电网获悉,2025年全国两会期间,全国人大代表、南方电网贵州铜仁供电局变电智能作业班副班长周敬余提出了《关于支持贵州建设西南区域电力枢纽》的建议。他认为,贵州全社会最大负荷在持续节节攀升中,在明确现有电源的情况下,电力缺额情况较为明显,因此,亟需引入区外电力来填补缺口。他建议
北极星售电网获悉,3月8日,宁夏自治区发展改革委发布关于清理废止不具备建设条件新能源项目的通知。文件明确,请各地能源主管部门高度重视此次清理废止工作,逐个项目摸清建设底数,核实项目建设条件,对建设项目清单内的项目重点督促推动,未能按期建成的及时公示废止。各企业要加快推进项目施工,确
1月27日,国家发展改革委、国家能源局发布了《关于深化新能源上网电价市场化改革促进新能源高质量发展的通知》。这一政策的颁布,旨在推动新能源从“政策引导”转向“自主发展”,从而形成健康、可持续的行业生态。清洁电力是新能源行业的“硕果”,而电力交易是通过市场化手段,将这些清洁的电力分配
3月4日,坦桑尼亚能源部长特别代表、国会议员Mr.Ezra一行到访迈贝特工业园区。我司副董事长李良邦先生等亲切接见了客人并进行深入的交流和探讨。林聪先生(左一),Mr.Ezra及其夫人,李良邦先生(右一)会晤过程中,李良邦先生带领众人参观了迈贝特园区,展示迈贝特在光伏系统领域中领先的技术和研发成
来源:《中国电力》2025年第2期引文:李金,刘科孟,许丹莉,等.基于共享储能站的多能互补微能源网外衍响应双层优化[J].中国电力,2025,58(2):43-56.编者按在“双碳”战略的推动下,电力行业对以传统化石燃料为主的能源结构低碳转型意识逐渐增强,绿色能源来源的多样化趋势日益显著。以风能和光伏为代表的
北极星电力网获悉,3月6日,鄂温克族自治旗、华能伊敏煤电公司、红花尔基林业局举行合作框架协议签署仪式。据了解,华能伊敏电厂风光火储多能互补一体化项目计划选址位于红花尔基林业局施业区,建设规模270万千瓦,计划总投资135亿元。一期拟建设100万千瓦光伏项目,计划投资35亿元,计划2025年开工建
北极星太阳能光伏网获悉,3月10日,内蒙古自治区人民政府发布鄂温克族自治旗270万千瓦风光火储多能互补一体化项目合作框架协议签署。据了解,该签约仪式于3月6日完成,鄂温克族自治旗、华能伊敏煤电公司、红花尔基林业局三方签署合作框架协议。华能伊敏电厂风光火储多能互补一体化项目计划选址位于红花
发挥自身优势加快推动在疆重大项目布局、建设和投产——访全国人大代表、新疆华电高昌热电有限公司化验班班长偌尔布亚·斯依提政府工作报告中提出,要加快建设“沙戈荒”新能源基地,发展海上风电,统筹就地消纳和外送通道建设。作为国家确定的“三基地一通道”、全国能源资源战略保障基地,新疆的新能
近日,山东院联合总承包建设的国家电投铁岭市百万千瓦级风光火储多能互补示范项目配套电蓄热储能调峰项目——清电昊风电蓄热储能调峰项目投产运行。该项目是国内首个火电与新能源深度耦合实现新能源消纳及机组灵活性运行的创新应用案例,显著提升清河发电公司的供热和调峰能力,助力区域电力系统稳定运
南极秦岭站新能源系统已进入试运行阶段,为全站区提供电力保障。这是中国在南极首次应用风光氢储多能互补的新能源系统。据悉,南极秦岭站户外100千瓦风力发电系统、130千瓦光伏发电系统、30千瓦氢能源系统、300千瓦时低温储能电池系统、部分柴油发电系统和室内电控系统已完成安装、系统并网以及自动与
2月27日,青海省能源局与菲律宾国家电网公司(NGCP)、马尼拉电力公司(Meralco)、华为技术有限公司等一行开展了友好会见和座谈交流。青海省能源局对菲律宾一行来青访问表示欢迎,重点介绍了青海清洁能源发展情况及近年来取得的成效经验,并表示,青海作为中国清洁能源发展的“排头兵”,在资源开发、
2月26日,光储充多能互补系统规划设计关键技术研究采购。光储充多能互补系统作为一种集成光伏发电、储能和电动车充电设施的新型能源系统,因其具有灵活的供需调控及功率波动平抑能力,已成为该新型电力系统建设的重要部分。但是,当前光储充系统在光伏发电、储能以及电动汽车充电设施的协调控制方面仍
北极星储能网获悉,2月26日,河南省发改委发布《河南省新能源配建储能转为独立储能通过市级验收项目名单》,京能滑州热电有限公司的京能滑县10万千瓦风电项目成为本次新能源配建储能转为独立储能通过市级验收的项目,该项目配储规模为50MW/100MWh。按照2024年12月18日,河南省发展和改革委员会发布的关
北极星售电网获悉,2月17日,广东台山市市发展和改革局组织召开传达学习高质量发展推进会。会上表示,要聚焦市产业基础和发展优势,提质升级汽车零部件、金属新材料、清洁能源、食品等主导产业。要加强平台建设,加快发展生物医药、高端船舶制造、海工装备等产业,积极引进一批战略性新兴产业,前瞻布
近日,全球在建、已建项目中功率最大的面向支撑新型能源体系建设的超高温热泵储能示范工程在浙江省湖州市西塞科学谷开工。湖州工业控制技术研究院西塞科学谷超高温、特高温热泵储能示范工程项目一期工程8MW/400℃超高温热泵储能示范工程项目浇灌第一方混凝土,标志着该项目施工安装工程正式启动。项目
3月6日,四川省经济和信息化厅四川省生态环境厅发布关于《四川省零碳工业园区试点建设工作方案》的通知。通知指出,探索发展“绿电直供”模式,强化园区与周边光伏、风电、水电等电力资源匹配对接,创新实施“隔墙售电”政策,提高园区可再生能源直供和消费比例。因地制宜发展分布式能源系统,推进园区
氢能作为一种清洁零碳能源,具有原料、燃料和储能介质等多重属性,是重要的“能源连接器”。全国政协委员、美锦能源董事长姚锦龙今年继续关注氢能产业高质量发展,同时聚焦能源产业数字化转型,带来了相关提案。他建议强化顶层设计,推动区域协同发展。建议国家发展改革委、国家能源局牵头制定《全国氢
日前,南方能源大数据中心与南方电网大湾区数字产业基地分别在贵州贵阳、广东惠州投产,标志着南方电网公司基本建成“3+1+X”架构的绿色节能新型数据基础设施,有力展示公司主动融入国家“东数西算”工程建设,加快数字化转型和数字电网建设,加快向数字电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系
当屋顶光伏、智能家电、新能源汽车成为日常,当需求响应、虚拟电厂和储能设施成为标配,电力系统的供电能力、承载能力面临前所未有的挑战。(来源:浙电e家作者:黄琳)作为电力供需双方直接广泛互动的场域,更是实现新型电力系统“供需协同”的重要平台,配电网该如何革新与破局?配电网迎来“新角色
2月23日,《中共中央国务院关于进一步深化农村改革扎实推进乡村全面振兴的意见》发布,对当前和今后一个时期“三农”工作作出系统部署。乡村展现勃勃生机,农业农村发生许多积极变化。作为基础设施,电网在推进乡村全面振兴进程中的着力点更多元、更深入,将在助力推动农业增效益、农村增活力、农民增
北极星售电网获悉,2月23日,国务院发布关于进一步深化农村改革扎实推进乡村全面振兴的意见,此文件为党的十八大以来第13个指导“三农”工作的中央一号。文件提出,巩固提升农村电力保障水平,加强农村分布式可再生能源开发利用,鼓励有条件的地方建设公共充换电设施。全文如下:中共中央国务院关于进
1月16日,美国能源部联合多个机构发布《美国分布式能源并网路线图》(以下简称《路线图》),针对100千伏及以下电压等级配电网/次级输电网的分布式能源并网堵塞问题,提出了数据互联互通、缩短并网时间、提高并网成功率、保障并网安全稳定等四大目标,并制定了若干项重点举措和解决方案。美国分布式能
北极星电力网获悉,重庆市发改委发布关于重庆市第五人民医院天然气分布式能源项目核准的批复,详情如下:南岸区发展改革委:你委《关于核准重庆市第五人民医院天然气分布式能源系统项目的请示》(南岸发改〔2025〕9号)收悉。根据《重庆市“十四五”电力发展规划》(渝发改能源〔2022〕674号),结合中
1月26日,重庆市发展和改革委员会发布关于渝都铝业天然气分布式能源站项目的节能审查意见,详情如下:重庆市发展和改革委员会关于渝都铝业天然气分布式能源站项目的节能审查意见重庆渝都铝业有限公司:你公司《关于报送渝都铝业天然气分布式能源站项目节能报告的请示》(丰铝发〔2024〕1号)及有关材料
北极星电力网获悉,重庆市发改委发布关于渝都铝业天然气分布式能源站项目核准延期的批复,详情如下:丰都县发展和改革委员会:你委《关于申请延期重庆渝都铝业天然气分布式能源站项目的请示》(丰都发改文〔2025〕3号)收悉。根据《重庆市企业投资项目核准和备案管理办法的通知》(渝府发〔2017〕31号
2024年12月30日19点58分,随着#1/#3/#5整套机组顺利通过“72+24”小时试运,华电扬州江都经济开发区天然气分布式能源站项目实现年内5台机组全投。整套启动试运过程中,主、辅设备运行安全稳定,保护投入率、仪表投入率、自动投入率均为100%,各项技术参数和指标均达到优良级。华电扬州江都经济开发区天
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!