1. 一次能源资源 • 直接取自自然资源 • 化学燃料、太阳能、风能、地热能、核能和水力发电等 • 使用原始能源形式或将其转化为可用形式 2. 二次能源资源 • 由一次能源产生的能量:电能、蒸汽能、氢能等 • 二次能源存储具有成本效益 • 效率高,性能优良 在转换、运输、分配和最终使用过程中,可以实现环境可接受和系统可接受性指数接近 1
• 热能蓄积和储存系统 (TES) 可以解决热能消耗高峰期 DHS 系统运行不稳定的问题,以最高效率保证锅炉设备稳定运行,减少电力和化石燃料的消耗,并显著减少对环境的有害排放。此外,使用 TES 可以吸引可再生能源系统和二次能源资源的多元平衡。
一次能源消费由什么组成?一次能源是自然产生的能源中直接可用的能源。它来自一次能源,例如硬煤和褐煤、矿物油、天然气、风能、水能和太阳辐射。因此,一次能源消费包括德国使用的所有一次能源的能量含量。这还包括二次能源,例如电能和热能、燃料和煤球。一次能源消费的计算方法是将德国采购的所有能源与进口量的差额相加,同时考虑到库存变化减去海上加油的库存。与一次能源消费相反,最终能源消费用于描述扣除转换和传输损耗后可供消费者使用的能源量。
概述 商业建筑使用不同的能源组合,包括电力、天然气、燃油、区域蒸汽等。为了评估这些建筑的能源性能,我们必须用一个共同的单位来表示这些不同类型的能源。源能是最公平的评估单位,可以对能源效率进行全面评估。您可能熟悉场地能源,即建筑物消耗的热量和电量,反映在公用事业账单中。场地能源可以以两种形式之一输送到设施。一次能源是燃烧以产生热量和电力的原始燃料,例如天然气或燃油。二次能源是由原始燃料产生的能源产品,例如从电网购买的电力或从区域蒸汽系统获得的热量。场地消耗的一次能源单位和二次能源单位不能直接比较,因为一个代表原始燃料,而另一个代表转化燃料。最终,建筑物需要热量和电力才能运行,而产生和输送这些热量和电力总是会带来损失。源能将建筑物的热量和电力需求追溯到原始燃料输入,从而计算任何损失并实现完整的热力学评估。下图总结了 Portfolio Manager 中用于转换为源能的比率。我们使用全国平均比率进行源能转换,以确保没有特定建筑物因其能源供应商的相对效率而获得奖励(或惩罚)。
目前,工业中大部分最终能源消耗都由化石燃料满足,能源由火力发电厂 (TPP) 产生。然而,TPP 的整体能源效率很低,甚至不到 40%。因此,21 世纪的特点是自然资源枯竭和短缺的问题,尤其是有机化石燃料。向可再生能源的过渡目前是一个全球性问题。可再生能源可以帮助俄罗斯联邦减缓气候变化,增强对价格波动的抵御能力,降低能源成本。“2035 年前俄罗斯能源战略”的方向之一是使用新型燃料,包括与工艺过程中产生的废物的混合物。使用以前储存在垃圾填埋场和污泥库设施中的工业废物可显著减少煤炭、原油和天然气的使用以及温室气体排放。工业固体废物回收是一个有前途的方向。废物转化为能源 (WtE) 技术有助于将工业废物转化为有用能源,并最大限度地减少与之相关的问题。在这些技术中,废物是一种二次能源和材料资源。在化石燃料枯竭及其消费量不断增加的背景下,开发基于替代可再生燃料的废物转化能源技术是一项重要任务。
摘要 — 为减少碳足迹,必须在数据中心的电力结构中整合更多可再生能源。然而,由于可再生能源具有间歇性和波动性,因此可再生能源本身无法提供 24/7 的供应,应与二次能源相结合。找到可再生能源生产和财务成本的最佳基础设施配置仍然很困难。在本文中,我们研究了三种方案,即现场可再生能源与电网相结合、单独使用电池以及电池与氢存储系统相结合。目标首先是使用标准微电网方法的组合来优化电力基础设施的规模,其次是量化数据中心从电网消耗/输出电力时的电网利用率水平,确定电网运营商所需的工作量,最后分析基于电池的配置提供的 100% 自主性的成本并讨论其经济可行性。我们的结果表明,在依赖电网的模式下,63.1% 的发电量必须注入电网并在以后回收。在自主配置中,包括储氢在内的最便宜的配置导致单位成本比许多国家的国家电力系统供应的电力要昂贵得多。
概述 此参考表旨在帮助您将您的房产的能源使用量与类似房产的全国中位数(或中点)进行比较。 对您的房产进行基准测试 在 Portfolio Manager 中进行基准测试时,我们建议您重点关注建筑的主要功能(或主要活动)。首先从下表中选择您的主要功能,然后输入尽可能少的其他使用类型。使用单一使用类型对您的建筑进行基准测试将最接近您的建筑在参考数据调查中的记录方式,因此可以最准确地与中位数性能进行比较。 在某些情况下,建筑可能具有多种截然不同的用途。例如,办公室和酒店共用一栋建筑。在这些混合用途设置中,输入多种使用类型是合适的。所有房产类型的定义均可在以下网址找到:www.energystar.gov/PMGlossary。 使用中位数场地和源能源使用强度 (EUI) 全国中位数源 EUI 是所有建筑的推荐基准指标。中位数是全国人口的中间值——一半的建筑消耗更多的能源,一半消耗更少的能源。在比较相对能源性能时,中位数比平均值(算术平均值)更准确,因为它更准确地反映了大多数房产类型的能源使用的中间点。该表显示了场地 EUI 和源 EUI 的中位数。场地 EUI 是您可能在水电费账单中熟悉的。场地 EUI 包含所谓的一次能源(即天然气等原始燃料)和二次能源(即电力或区域蒸汽等转换产品)。源能源提供了将一次和二次能源类型组合成一个公共单位的最公平的方式,确保任何建筑都不会根据其能源来源或效用获得积分或罚款。您可以在 www.energystar.gov/SourceEnergy 了解有关源能源及其计算方式的更多信息。我们强烈建议您使用源 EUI。虽然几乎所有商业建筑类型都有一个全国中位数来源 EUI,但有些(以青色表示)还会有 1-100 的 ENERGY STAR 评分。该评分评估一栋建筑相对于其同类建筑的表现,类似于中位数能源使用值,同时也会根据气候和商业活动进行调整。您可以在以下网址了解有关评分的更多信息:www.energystar.gov/ENERGYSTARScore。了解参考数据表格中最右边的列表示我们用来确定同类建筑中位数性能的参考数据源。为了计算全国中位数,我们始终依赖全国代表性数据。对于大多数房产类型,参考数据来自商业建筑能耗调查 (CBECS)。这是由美国能源部能源信息署进行的一项全国性调查(有关更多信息,请访问:http://www.eia.gov/consumption/commercial/ )。数据中心、废水处理厂和多户住宅参考了另外三项调查。有关这些调查的更多信息,请参阅每种物业类型的技术参考文件。
随着我国综合实力的提高,住宅供暖和生活热水所需能耗快速增长,约占居住建筑总能耗的71%,高效利用能源的呼声日益高涨。目前,集中供暖系统以其较高的稳定性和连续性,可以满足区域用户高供热负荷的要求。但对于我国一些欠发达郊区的能源匮乏、居住密度低的居住区,必须认真面对长距离铺设管线的巨额成本。虽然使用小锅炉供暖可以有效解决这一问题,但是锅炉燃烧产生的化石燃料排放将大大加剧环境问题。太阳能供暖系统可能是一种潜在的解决方案,但它需要的投资成本比集中供暖系统更高,且具有间歇性和不稳定的特性,不能满足终端供暖用户持续供暖的需求。鉴于城市经济建设的快速发展和居民生活水平的逐步提高,合理配置热源、管网、综合有效利用能源,对提高区域供热清洁化程度、减少大气污染物排放具有重要意义。随着能源高效利用研究的进展,工业中产生的大量余热可作为二次能源余热利用,是一种经济可行的解决方案 ––––––––––––––– * 通讯作者,电子邮件:liuenhai1018@126.com; nyzykt@163.com
能源生产和交通领域的脱碳需要立即采取行动,增加可再生能源技术的使用,以应对全球变暖。[1–3] 与此同时,可再生能源在能源网中的系统安全整合在很大程度上取决于能源供应、传输能力和需求在所有时间尺度(短期到季节性或年度)以及不同系统层级(分散式和集中式)上的灵活性。[4–8] 这只能通过开发综合存储和燃料系统来实现,该系统需要涉及不同载体(热能、燃料和电力)的一系列不同技术。[9] 此外,需要有效发展跨部门整合,以促进可持续的能源转型。尤其是能源存储技术被视为系统灵活性的重要支柱,为部门耦合提供了巨大的潜力。 [10] 现有的技术包括不同的二次电池(锂离子或氧化还原液流电池)、机械能储存(如抽水蓄能或压缩空气储能)以及将可再生电力转换为二次能源载体(即电转氢、电转甲烷、电转氨等)。[11–14] 事实证明,电池通过提供广泛的电网服务,是短期缓解电网波动(可再生能源发电过剩和短缺)的最合适的解决方案。[11–13] 同时,对于目前提议的较长时间的能源载体,PtX 技术通常被称为将可再生和无碳电力转化为燃料的理想途径。 [15] 与其他能量载体相比,H2 以这种方式提供了最高的质量能量密度,但对于较长的存储时间,其较低的体积能量密度限制了其应用,这主要是由于 H2 存储量大且成本高昂。[16]
随着世界人口的增长和经济工业化的发展,世界各地的能源消耗正在迅速增加。与此同时,保护化石燃料储量的压力和气候变化正在加剧社会能源链,并为扩大世界道路运输机动性部门寻找清洁燃料来源。氢气是生产可再生能源的最重要因素之一,氢气是完美的燃料,它效率最高,在燃料电池中使用时不会产生排放。它无毒,来自可再生资源,也不是温室气体。许多研究表明,氢气可能仅依赖于石油和其他传统燃料。氢气用于燃料电池发电,也可用作内燃机燃料。与内燃机相比,燃料电池具有显著的效率优势,使其成为将氢转化为电能的主要设备。氢是一种无味无色的气体,氢原子仅由一个质子和一个电子组成,它也是宇宙中最重要的元素,但氢在自然界中并不存在,它总是与其他元素结合,例如水是氢和氧的结合体(H2O)。氢不是能源,而是只能从其他能源中产生,因此它被称为一种能源,是一种储存和运输能源的方式。氢是最简单的无味无珊瑚的情况,氢原子仅由一个质子和一个电子组成。它也是宇宙中最重要的。氢存在于许多有机化合物中,如碳氢化合物,它们构成了我们的许多燃料,如汽油、天然气、生物质、甲醇和丙烷。氢可以通过加热从碳氢化合物中分离出来,这一过程称为重整。大多数氢是通过这种方式从天然气中制成的,但天然气是化石燃料,因此在重整过程中释放的二氧化碳加剧了温室效应。氢气的能量非常高,但体积却非常小,因此需要新技术来储存和运输氢气。燃料电池技术仍处于早期开发阶段,需要提高效率和耐用性,也可用于将水分离成氧气和氢气。这个过程被称为电解。在未来的氢经济中,氢气将从各种能源中生产出来并储存起来以备日常使用,或者可以将其转移到需要的地方,然后干净地转化为热能和电能。能源用于从水中生产氢气,一次和二次能源形式都可再生且与环境相容,从而形成理想的清洁和永久能源系统,这被称为太阳能氢能系统。氢可用于当今使用化石燃料的任何领域,除了特别需要碳的情况。氢可用作英特尔内燃机、涡轮机和喷气发动机的燃料,其效率甚至比化石燃料(例如煤、石油和天然气)更高。汽车、公共汽车、火车、座椅、潜艇、飞机都离不开氢。燃料电池还可将氢直接转化为电能,在交通运输和固定发电领域有多种应用。金属水合物技术在制冷、空调、氢气储存和净化领域有多种应用。氢与氧燃烧可产生氢气,在工业过程和专业领域有多种应用。此外,氢还是计算机、冶金、化学、制药、化肥和食品等众多行业的重要工业气体和原料。