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电转气在间歇性可再生能源整合中的作用
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。
提高电转气联合循环的灵活性和经济性
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。
电转甲烷将可再生能源融入城市能源区
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。
基于NSUC1610的车载步进电机控制
NSUC1610 是通过反电动势的大小来进行堵转检测，在马达相位未通电期间，可以检测到 BEMF 电压。但这 不包括全步进模式，因为两个相位始终通电。以下假设在微步进模式下检测失速，BEMF 电压与电机转速成 正比，这样可以判断电机是否运行。由于只有在一相未通电的情况下才能进行测量，因此对 BEMF 电压的观 察非常有限。对于理想的电机，在没有任何负载和损耗的情况下，转子将随着定子磁场持续旋转，并且在相电 流为零时，可以看到 BEMF 电压的峰值。对于实际电机和外加负载，转子将始终滞后于定子磁场。此负载相关 相位滞后将导致固定测量点处 BEMF 电压的负载相关变化。在零相位滞后的情况下，可以测量 BEMF 电压峰 值，并且只能看到反电势与速度的相关性。在与负载变化的情况下，反电势会产生相位滞后，BEMF 电压将从 峰值将出现偏移，当这个电压大于或者小于一个阈值时，这就标志着检测到失步点，电机运动将停止。BEMF 电压测量仅在零电流阶跃期间启用。在零电流阶跃结束时，采样和测量最后一次 BEMF 电压值。这可确保线 圈电流达到零，且 BEMF 电压实际可见。根据电机参数、速度和阶跃模式，零阶跃可能会变短，并且无法获得 明显的 BEMF 电压。此时则无法检测失速。失速检测仅在匀速运动期间进行，在加速或减速期间，BEMF 电压 可能非常低，则不会启用失速检测。具体电流波形如图 2.5 所示：
奥地利加伯斯多夫电转气工厂提供可持续能源
| 旨在实现碳中和 “气田”通常是指地下化石天然气储备。加伯斯多夫的研究项目“可再生气田”暗示了由能源服务提供商 Energie Steiermark 牵头的项目合作伙伴的目标：有限能源的可再生替代品。该项目展示了如何通过采用成熟的可再生能源技术并根据当地情况将它们有效结合起来，在碳中和的基础上改造奥地利的能源系统。该项目的一个重要组成部分是日立造船 Inova (HZI) 的催化甲烷化技术，该技术首次在加伯斯多夫用于处理原始沼气。
可再生能源存储和电转气应用的 H2 和 CO2 压缩技术经济优化
摘要：工业部门脱碳对于实现可持续的未来至关重要。碳捕获和储存技术是主要选择，但最近，使用二氧化碳也被认为是一种非常有吸引力的替代方案，可以实现循环经济。在这方面，电转气是一种很有前途的选择，可以利用可再生 H 2 ，将其与捕获的二氧化碳一起转化为可再生气体，特别是可再生甲烷。由于可再生能源生产或可再生能源生产与消费之间的不匹配不是恒定的，因此必须储存可再生 H 2 或二氧化碳，以正常运行甲烷化装置并生产可再生气体。这项工作分析并优化了系统布局和存储压力，并提出了年度成本（包括资本支出和运营支出）最小化。结果表明，需要适当的压缩阶段来实现最小化系统成本的存储压力。该压力略低于二氧化碳的超临界压力，低于氢气的较低压力，约为 67 巴。最后一个量与储存和分配天然气的通常压力一致。此外，即使质量较低，H 2 的储存成本也高于 CO 2 ；这是因为 H 2 的密度低于 CO 2 。最后，结论是，压缩机成本是 CO 2 压缩中最相关的成本，但储罐成本是 H 2 中最相关的成本。
欧洲工业通过直接电气化供热（电转热）减少二氧化碳排放的潜力
摘要 工业脱碳是欧盟实现 2050 年气候中和目标的瓶颈。用低碳电力取代化石燃料是这一挑战的核心；然而，各种工业过程的总体电气化潜力和由此产生的全系统二氧化碳减排量尚不清楚。在这里，我们展示了对 11 个工业部门（占欧洲工业二氧化碳排放量的 92%）能源使用情况的全面自下而上的分析结果，并分三个阶段估算了工业电气化的技术潜力。78% 的能源需求可以通过既有技术实现电气化，而 99% 的电气化可以通过添加目前正在开发的技术实现。如此深度电气化已经基于当今电力的碳强度（∼ 300 gCO2 kWh el −1）减少了二氧化碳排放。随着电力行业脱碳程度的不断提高（IEA：2050 年为 12 gCO 2 kWh el − 1），电气化可以减少 78% 的二氧化碳排放量，几乎完全减少与能源相关的二氧化碳排放量，从而将工业瓶颈降低到仅残留工艺排放。尽管直接电气化具有脱碳潜力，但其在工业中的应用程度仍不确定，并且取决于与其他低碳选项相比电气技术的相对成本。