摘要 . 本研究旨在实施一个优化模型,该模型用于连接重型车辆加油站的制氢设施,用于废物管理和运输领域。该模型由两个连续的混合整数线性规划问题组成。第一个问题解决车辆加油计划问题,第二个问题解决工厂设计和运营问题。该模型的输出是工厂的设计和运行参数以及车辆加油计划,以实现氢气的最低平准成本。研究了电力供应的不同可能性:电网电力、太阳能光伏和水力发电。最有利可图的选择是安装 10 MW 太阳能光伏场,连接 3.3 MW 电解器和 3700 kg 储存器。由此产生的氢气平准成本为 10.24 欧元/千克。如果不考虑售电收入,从电网购买电力成为最具成本效益的选择。这种情况下,电解器和储氢器的大小分别为 760 kW 和 405 kg,氢气的平准化成本为 13.75 欧元/kg。对后一种情况进行的敏感性分析表明,最合理的输入参数是电解器单位消耗和电力成本。还进行了统计分析,考虑了随机故障分布,获得了电解器容量为 700-800 kW 和氢气储氢器大小为 1300-1400 kg 的最佳值。考虑到目前的电价和没有补贴,氢气在能源市场的渗透成本仍然很高。
摘要:随着可再生电力整合为网络运营商带来电网平衡挑战,新的电网弹性方法受到能源研究界的广泛关注。电转气 (P2G) 应用可以生产和使用绿色氢气。因此,它们可以将更多的可再生能源整合到能源系统中。同时,物联网 (IoT) 解决方案可以优化分散系统中的可再生能源应用。尽管这两种技术在可再生能源丰富的电网发展中都具有战略重要性,但基于物联网和相关解决方案的 P2G 进步机会尚未成为可再生能源研究的前沿。为了填补这一研究空白,本研究提出了一个混合(主题和批判)系统文献综述,以探讨战略共同专业化机会如何出现在最近的出版物中。研究结果表明,P2G 和 IoT 可以在多能源系统和能源互联网的拟议框架内从根本上联系起来,但需要进一步实证研究它们的操作和战略整合(例如,降低成本、风险管理和政策激励)。
本文介绍了电转气工作的动态建模。所创建的模型是使用 Aspen Plus Dynamics TM 工具开发的。实施了所需的控制策略和额外的工厂平衡组件,以研究电转气瞬态行为。首先,开发的质子交换膜电解模型经过验证阶段,以突出其在准确描述实际系统中观察到的不同现象方面的能力。然后扩大所创建的模型以满足电解、甲烷化和氧燃烧单元的要求。鉴于其能够代表整个系统、其操作及其不同的动态,所开发的模型适用于不同类型的应用。特别是,分析了一个与完全用于合成天然气生产的风电场耦合的案例研究。这种整合的结果显示了所开发的概念能够吸收电源间歇性。这种应用的局限性尤其在电力生产低迷时期尤为明显,此时应考虑使用过量氢气的缓冲储存解决方案。
同时,它将卷积神经网络与传统方法相结合,以基于短时傅立叶变换和连续小波变形的特征提取方法提出特征提取方法。卷积神经网络分类算法使用特征提取算法来提取时间频率特征来制作时间频率图,并使用卷积网络来快速学习分类的功能。测试结果表明,该算法在运动图像脑电图公共数据集中的精度为96%,而自制数据集的精度率约为92%,这证明了算法在运动成像EEG分类中的可行性。
能源转型正在顺利进行,能源供应和能源使用在各种应用中变得更加可持续。能源转型的下一步是使供需更加可持续。实现这一目标主要有两种方式:在可再生能源发电量大时使用电力和利用能源储存。在热能领域,这可以通过将电能转化为热能(电转热,P2H)并储存热量以便以后充分利用来实现。在本研究中,我们重点关注使用 P2H 和热能储存使热能网络更加可持续的机会。对于 P2H,我们考虑了两种技术:热泵和电热水器。对于热能储存,我们研究了储罐储存(TTES)、地下孤立孔储存(PTES)和地下蓄水层高温储存(HT-ATES)。图 1 说明了这一概念。这项研究的目的是通过深入了解 P2H 和储存(P2H+S)的潜力和发展,将电力和热能的世界联系起来。在这项研究中,我们定义了商业案例并确定了 P2H+S 的技术潜力。此外,我们通过以综合方式对热网中的发电和来源进行建模,绘制了对电力系统的影响。最后,我们分析了障碍,并根据这一分析制定了政策建议,以使 P2H 和热存储正常运行。
限制全球气温上升需要迅速大规模部署减少各个层面碳排放的解决方案。间歇性可再生能源的开发得到了各国政府的大力支持,其产量将大幅增加。这种高发电量的引入带来了一些挑战,特别是在低消耗时期分配高产量。应对这一挑战最受推崇的解决方案之一是整合电转气技术 (P2G)。在这方面,欧盟及其一些成员国已经提出了支持氢气生产和消费的计划。同时,值得注意的是,这些技术的发展战略主要部署在地方层面。为了让地方为能源系统的脱碳做出贡献,各国政府正在将其能源政策的应用扩展到其领土。法国就是这种情况。过去几十年来,法国通过了法律在地方层面扩大能源政策的应用,目的是确保更好、更快地部署能源转型并在 2050 年实现碳中和。因此,法国各地区都设定了开发当地能源资源的目标。法国南部的 SUD 普罗旺斯-阿尔卑斯-蓝色海岸大区 (PACA) 为履行这些空气、能源、环境和气候变化适应责任,设定的目标是到 2050 年实现碳中和,由于该地区拥有大量太阳能资源,因此大规模发展太阳能光伏生产令人担忧。该地区还提出了一项氢能计划,以支持该地区这种能源的发展并为国家努力做出贡献。这项研究采用 TIMES PACA 进行,这是一个代表 PACA 地区能源系统的自下而上的优化模型,分析了 P2G 技术如何促进太阳能资源的开发。结果表明,P2G 技术对于区域能源系统脱碳和可再生能源部署至关重要,是国家和全球脱碳目标所需要的,并有望构建整个氢链。
为遵守现有的二氧化碳法规,必须在能源系统中大规模引入可再生能源。考虑到目前的电力池,可再生能源的大量使用意味着化石燃料发电厂的效率和经济损失很高,因为它们主要用于调节系统,预计会经常停机。在此框架下,建议将联合循环发电厂 (CCPP) 与储能技术(如电转气 (PtG))相结合,通过转移瞬时过剩电力来实际减少其最低投诉负荷。电转气通过水电解产生氢气,然后与二氧化碳结合产生甲烷。本研究的主要创新之处在于通过使用电转气作为减少最低投诉负荷的工具,提高了联合循环的灵活性和经济性。本研究的主要目标是量化不同停机和常规启动情况下的成本降低。案例研究分析了 400 MW 发电总功率的联合循环,最低投诉负荷为 30%,而通过 40 MW 发电转气电厂,该负荷实际上可以降低到 20%。定义了八种场景,以比较热启动、温启动和冷启动下常规运行的参考案例与发电转气辅助运行。此外,还分析了不同负荷(30-50-70%)的发电转气辅助运行场景。这些场景还考虑了在调度低于最低投诉负荷的时期内发生的临时需求高峰。在这种情况下,传统电厂的响应时间非常有限,而发电转气辅助 CCPP 可以快速满足峰值。技术经济模型量化了所需的燃料、总功率和净功率、排放量以及每种情景下的总成本和收入以及每小时的净差额利润。根据所得结果的分析,不建议在热启动、温启动或冷启动时以最低负荷运行 PtG 辅助 CCPP。但是,对于每种类型的启动,采用建议的系统在超过 50% 的部分负荷下运行可实现重要的边际利润,从而避免停机并提高容量系数。
关于 CCS,本研究得出结论,该技术仅适用于难以脱碳的行业中的非生物源材料。例如,丹麦、瑞典和挪威的水泥生产,目前这些行业的脱碳选择很少。在这些地区,该技术似乎具有巨大的潜力。本研究还确定了减轻采用氢、电燃料和 CCUS 技术对环境产生负面影响的措施。有效利用每种能源以确保最大限度地取代化石燃料非常重要。必须注意生产工厂的位置,避免当地缺水,并确保靠近区域供热厂以利用余热。必须更多地了解可能的氢气泄漏和一氧化二氮对大气的风险、水平和影响。有必要提高评估生产、储存和利用可再生氢的安全和健康风险的方法的有效性。必须考虑 CCUS 的二氧化碳来源以及捕获、运输、利用或储存二氧化碳的安全和健康风险。
摘要:分布式能源系统的部署必须关注可再生能源发电的自用。创新的行业耦合策略可以发挥连接当地电力和天然气网络的作用。本研究旨在评估电转甲烷战略在城市能源区应用的能源和经济可行性。以一个住宅集群为例进行研究。两种光伏配置已用于评估不同可再生能源过剩条件下的替代天然气 (SNG) 产量。此后,通过改变系统规模实施电转甲烷战略。在能源和经济方面,一些重要的配置进行了相互比较。超过某个阈值限制,光伏尺寸的增加会略微提高有效自用能源。一旦系统规模合适,电转甲烷战略就可以利用所有可再生能源过剩,与单独使用光伏系统相比,潜在的能源消耗减少量几乎翻了一番。在大多数配置下,SNG 生产成本在 100 至 200 欧元/兆瓦时之间,与欧洲市场上的高天然气价格相比具有竞争力。因此,分散式 SNG 生产可以减少家庭年度支出,并可以缓解当前能源危机时期的能源贫困状况。