辩论 需要从线性转向循环 我们需要在产品生命周期的各个方面从线性模式转向循环模式,以便能够使用同一个世界的资源生活在同一个地球上。如果目前世界上 80 亿人的生活在世界最发达和消费水平最高的 20 个国家的平均水平上,那么需要的能源是地球可承受能源的 3.6 倍。如果全球人口达到 120 亿的峰值,那么这个数字将上升到 5.5 倍。显然,这是不可能的,因此我们需要紧急转向循环经济来利用我们的物质资源。只有这样做,我们才能维持当前的经济模式。据预测,在人口增长和消费主义的推动下,全球城市垃圾产生量将从 2023 年的 21 亿吨增加到 2050 年的 38 亿吨。随着各国向西方消费率靠拢,全球南方国家正在加速这一进程。我们需要重新思考我们的做事方式。在 COVID 19 大流行期间,每九天就会消耗 39 亿副一次性手套。虽然现在这个数字已经降到了每年 30 亿副,但我们必须找到更好的解决方案。目前,伦敦人每人每年的消费二氧化碳当量排放量估计为 10.5 吨。目标是什么?目标必须是可持续地将资源需求与供应相匹配。这需要从根本上重新思考我们设计产品和使用资源的方式。需要解决所有资源的用途。ReLondon 专注于食品、时尚、塑料、建筑环境和电气。要实现循环经济,首先需要更多地关注预防和限制资源的使用。然后我们需要专注于商品的再利用和修复,然后是拆解,这样资源就可以重新投入制造,然后回收,然后重新转化为原材料,最后回收任何剩余能量。向循环经济的转变至关重要,这样我们才能保持竞争力并确保我们的经济可持续增长。社会需要将自己视为资源管理者和物质资源的保管者,而不仅仅是消费者。
在储能系统(ESSS)(ESSS)(例如电池,超级电容器和电压)中储能系统的建模,控制和集成对于培养使用可再生能源(RESS)和电力运输(E-Transansportation)的开发是必不可少的。ress的特征是间歇性,不能将其作为常规能源来派遣。esss是解决此问题的关键技术,从而增加了Ress在公用事业网格中的渗透。esss也是提高微电网性能的重要组成部分,并且是智能电网操作的促成技术。主要的Challenges是高性能和具有成本效益的ESS的设计,可以安全地满足整个预期寿命的能量和电力需求。This “Special Section on Modeling, Control and Integration of Energy Storage Systems in E-Transportation and Smart Grid” of the IEEE TRANS- ACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS collects 24 research papers, discussing innovative solutions for the design and management of ESSs, as well as the required power electronics interface and control systems for their effective integration into utility grids and E-Transportation.24篇论文可以分为三个主要领域。从第1项的论文到附录6)附录的第6篇论文,涉及锂离子电池的建模,控制和管理。在附录的项目1)中提出了一种提高锂离子电池中剩余能量估计的准确性和鲁棒性的新方法。该方法将电池模型与一个分析模型相结合,以考虑电池初始充电状态(SOC),负载电流速率和方向,工作温度和老化的影响。在附录的第2项中,研究了机器学习技术的应用,基于具有长期短期记忆的经常性神经网络,以对电池SOC进行准确的估计。在附录的第3项中,在线性时变时间变化的模型预测控制算法中引入并应用了面向控制的电化学热模型,以制定健康意识到的快速充电策略。第一个区域中的其他论文集中于高压电池的均衡,由许多串联连接的电池组成,这是延长电池寿命的关键目标。例如,附录的第4项第4项提出了基于具有能量转移电感器和模糊逻辑控制的两个阶段双向均衡电路的非隔离均衡方案。一种不同的非隔离平等方法,同时达到
NRStor、密西沙加信贷商业公司 (MCBC) 和 Aecon 正在合作在多伦多波特兰开发高达 200 MW、800 MWh 的电池电力存储系统。多伦多电池项目将通过提供更大的系统灵活性和提高对不断增加的可再生能源发电的响应能力,帮助安大略省和多伦多市更接近实现净零排放目标。此外,该项目将能够支持各种基本电网服务,包括提供零排放容量、运营储备和频率调节,这将进一步加强电网稳定性、性能和弹性。该项目预计可在 20 年内减少 240 万吨二氧化碳排放量。MCBC 是密西沙加信贷第一民族的全资商业发展公司。多伦多电池项目将支持多伦多市实现其在 TransformTO 净零战略中概述的气候行动目标,到 2040 年降低全社区的排放量。该项目涉及多项行动,包括能源存储解决方案,以扭转在当地扩大天然气系统的决策,提供具有弹性和备用电源优势的净零能源,降低采用可再生能源的障碍,并创造合作机会。更具体地说,该项目将提供:容量服务,包括在电网运营商需要时提供电力,以帮助解决省级电力系统的任何容量短缺问题,特别是在化石燃料容量退役时。通过备用电源或需求减少进行运营储备,可在短时间内调用以平衡发电和负载之间的意外不匹配。通过在非高峰时段存储多余的基本负荷发电并在高峰时段释放这些剩余能量来获得能源套利机会。通过平衡可再生能源的过剩和短缺与省级消费需求之间的平衡来实现可再生能源整合。输电拥塞管理将为 Hydro One 提供额外的电力流动能力,以确保其最大限度地提高电力流动并减少限制。调峰和需求侧管理可以帮助用储存的低成本电力取代高成本电力的使用,从而减少
世界正在经历多维度的快速技术进步,但代价是环境可持续性。在这个不断发展的世界里,对能源的需求与日俱增。用于生产能源的自然资源,如化石燃料,由于被广泛用于满足这种不断增长的能源需求,正濒临灭绝。当今世界上大部分化石燃料燃烧的能量都用于持续生产饮用水、供暖、制冷应用和发电(Rupam 等人,2022a)。除了不可逆转的资源枯竭外,燃烧化石燃料还会导致温室气体和其他污染物的过量排放,从而导致全球变暖。考虑到气温上升的灾难性影响,近年来,全球迫切需要开发节能、环保的水生产、暖通空调应用、发电等系统。尽管可再生能源正在快速发展,但尚未达到令人满意的水平,即所有能源密集型系统都可以用它来运行。除此之外,可再生能源过度依赖环境约束。例如,在夜间或阴天,无法收获太阳能,或者光伏发电的能量转换率急剧下降。另一方面,当阳光充足时,太阳能光伏发电产生的能量超过当时所需的能量。大多数情况下,由于缺乏适当的能量存储或转换系统,这些剩余能量最终被浪费掉。在这方面,热能转换和存储系统由于其多方面的特点可以提供相当现实的替代方案。热能存储系统可以在有利条件下储存剩余能源,并在不利情况下以各种形式提供清洁且负担得起的能源,例如供暖、制冷、饮用水甚至发电。相反,热能转换系统可以为进一步增加可再生能源在能源结构中的份额铺平道路,并在未来的脱碳社会中发挥重要作用。在全球范围内,目前正在广泛研究各种热能存储和转换 (TESC) 技术。图 1 展示了与 TESC 这一广阔研究领域相关的一些最突出的技术。尽管 TESC 技术具有巨大的潜力,但它们的利用面临着与之相关的各种挑战。根据应用和工作条件,可能会出现某些障碍,为了克服这些障碍,需要科学和工程领域的共同努力。这项专业大挑战旨在解决主要缺点,并讨论克服与当前 TESC 技术相关的这些挑战的未来研究方向。
背景 BESS 型设施通常由安装在独立、互连存储单元中的多排可充电电池组成。这些设施通常通过在低使用率期间从当地电网获取剩余能量并将其存储起来,以便在高峰需求期间分配回电网来运行。但是,它们也可以用作可再生能源生产设施(如风能和太阳能发电场)生产的电力的直接存储。无论哪种情况,BESS 都可以确保在电网可能出现部分或全部电压不足(通常称为“电压下降”和“停电”)期间的可靠性,从而稳定当地电网。因此,BESS 的支持者认为,这些设施不仅可以在日常或常规基础上加强当地电网,而且可以在需求特别高或当地电网外部的电力传输被切断的紧急情况下加强当地电网。从土地使用的角度来看,BESS 设施通常被认为是低影响用途。一旦设施建成并投入运营,通常不需要定期配备人员,只需要例行维护。这几乎不会造成交通拥堵,也几乎不需要现场停车。这些设施还可以进行远程监控,从而进一步减少交通、现场人员配备和停车。除了出于安全目的之外,BESS 设施的现场照明也基本上是不必要的。没有员工也意味着 BESS 设施几乎没有用水量,相应地,几乎没有污水。噪音(由冷却风扇产生)通常是与 BESS 设施相关的主要潜在重大规划问题;然而,噪音并不总是一个问题,这取决于项目的规模和配置,并且该行业已经在噪音可能成为问题的情况下实施了噪音缓解方法(即隔音屏障和景观美化)。这些设施的反对者对存在高度易燃物质(例如锂离子电池)以及可能的空气和地下水污染提出了公共安全担忧。从历史上看,对此类威胁的担忧是通过将某些用途从住宅区划出并将其限制在高强度工业区来解决的。然而,对于 BESS 来说,这并不总是可行的,因为这些设施必须通过具有足够容量的变电站连接到当地电网,以适应设施和电网之间的传输。BESS 设施和变电站之间的距离越大,传输效率就越低。因此,在某些情况下,设计可行的 BESS 设施通常需要将设施位于住宅区内或附近。亨廷顿镇于 2020 年 10 月颁布了现行的 BESS 分区法规,该法规载于该镇分区法规第 198-68.3 节 (https://www.lilanduseandzoning.com/wp-content/uploads/sites/128/2023/01/Huntington-1)。pdf)。亨廷顿镇不将 BESS 项目分为不同层级,而其他城镇则可能这样做。相反,面积为两 (2) 英亩或更大且距离住宅区 200 英尺以内的设施需要规划委员会特别许可。现行法规似乎对 BESS 项目相当慷慨,允许它们作为所有轻工业区(I-1 至 I-4)以及一般工业区(I-5)和发电站区(I-6)的主要许可用途。如果 BESS 项目占用的项目场地面积不超过 2%,并且为同一处所内的另一栋建筑或设施提供服务,则允许 BESS 项目在这些区域作为附属用途,并在一般商业区(C-6)获得特别许可。亨廷顿镇的 BESS 法规还包括若干设计要求,影响退缩、高度、场地照明和噪音缓解。还需要批准退役计划。到目前为止,长岛十三 (13) 个城镇中已有四 (4) 个采用了 BESS 分区规定:亨廷顿镇、布鲁克黑文镇、南安普敦镇和艾斯利普镇。然而,据悉,目前萨福克县近一半的城镇正在暂停 BESS 设施建设