• MNRE 设定的目标是到 2022 年增加 175GW 的可再生能源,到 2030 年增加 450GW。太阳能和风能分别占 280GW 和 140GW。屋顶太阳能占 100GW,电网规模太阳能的目标是到 2030 年达到 100GW。由于太阳能和风能的可变性,当这些可再生能源在 2030 年上线时,需要灵活的资源来支持电网的平稳运行。 • 平衡电网以及满足峰值需求的灵活资产包括水电站、抽水蓄能、电池储能、开式循环燃气电厂、燃气发动机、燃气发电厂和燃煤电厂。 • 通常设计用于支持基本负荷的燃煤电厂不考虑灵活运行。但是,通过改造,燃煤电厂可以改造成灵活资产,但这违背了政府的低碳增长战略。 • 由于没有天然气供应且电厂的 PLF 低,燃气发电厂的成本很高。由于季节性问题和灌溉承诺,一些抽水蓄能电站无法运行。• 中央电力局 (CES) 的《2029-30 年最佳发电容量组合报告》主张增加 107GWh 的 BESS 以支持 2030 年的 RE 目标。
由于无计划的城市化,世界各地与固体废物 (SW) 相关的管理问题日益增多。根据 Katkar (2012) 的说法,印度的城市人口将从 2001 年的 3 亿增加到 2011 年的 3.95 亿。所有发展中国家的趋势几乎相同。根据世界银行的一份报告 (2009),全球 70% 以上的国内生产总值 (GDP) 来自城市。全世界每年产生约 40 亿公吨的城市固体废物 (MSW) (联合国环境规划署,2013),用于收集固体废物并进行回收的花费为 4100 亿美元。然而,Kawai 和 Tasaki (2015) 的估计显示,全世界每年产生 13 亿公吨的城市固体废物。到 2047 年,印度每年产生的固体废物可能达到 2600 亿公斤,是目前水平的五倍多(Swaminathan 等人,2007 年)。随着全球各城市管理预算的缩减,任务是以最低成本增加废物收集量(Rogoff 等人,2010 年)。目前,大多数固体废物管理 (SWM) 都是使用开式循环废物管理系统,而不是闭式循环系统(Zia 和 Devadas,2008 年)。固体废物污染了地面和地表水,增加了空气污染物,导致人们的生活条件恶劣。亚洲和太平洋岛屿固体废物管理专家协会 (SWAPI) 于 2005 年开始编制一系列
缩写和首字母缩略词 BER 经济研究局 Capex 资本支出 CPI 消费者价格指数 CRM 成本回收机制 DAB 争议裁决委员会 DMP 需求市场参与 DSLI 需求供应损失指数 DSM 需求侧管理 Dx 分布 EIA 环境影响评估 EAF 能源可用性系数 EEDSM 能源效率和需求侧管理 ELS 电力小组委员会 ER 能源监管机构(NERSA 委员会) ERA 电力监管法 ERTSA Eskom 零售电价结构调整 EUF 能源利用率 ERI Eskom Rotek Industries FY 财政年度 GDP 国内生产总值 GLF 发电负荷系数 GWh 千兆瓦时 Gx 发电 HV 高压 IAS 国际会计准则 IDM 综合需求管理 IPP 独立电力生产商 IRP 综合资源计划 km 公里 kWh 千瓦时 MEAV 现代等效资产价值 MIRTA 电价申请的最低信息要求 MW 兆瓦 MWh 兆瓦时MYPD 多年期价格确定 NERSA 南非国家能源监管机构 NPA 国家检察机关 OCGT 开式循环燃气轮机 Opex 运营支出 PAJA 促进行政司法法 PPA 电力购买协议 PPE 物业、厂房和设备
$/MWh AU 美元/兆瓦时 ABS 澳大利亚统计局 ACCC 澳大利亚竞争和消费者委员会 AEMC 澳大利亚能源市场委员会 AEMO 澳大利亚能源市场运营商 AER 澳大利亚能源监管机构 c/kWh AU 美分/千瓦时 CDP 候选发展路径 CCGT 闭式循环燃气轮机 CDP12 与 ODP 一致的候选发展路径 CPI 消费者价格指数 CSIRO 澳大利亚联邦科学与工业研究组织 DER 分布式能源资源 DNSP 配电网服务提供商草案 ISP 2022 年综合系统计划草案 IASR 输入、假设和情景报告 ISP 综合系统计划 kWh 千瓦时 LCOE 平准化电力成本 LRMC 长期边际成本 MW 兆瓦 MWh 兆瓦时 NEM 国家电力市场 NICE 伊拉瓦拉能源消费者网络 NSW 新南威尔士州 OCGT 开式循环燃气轮机 ODP 最佳发展路径 PV 光伏 RAB 监管资产基础REPI 零售电价查询 REZ 可再生能源区 RRP 区域参考价 SA 南澳大利亚 SAPC 南澳大利亚生产力委员会 SRMC 短期边际成本 TNSP 输电网络服务提供商
缩写 解释 AEL 碱性水电解器 AVGAS 航空汽油(航空级燃料) BE 电池电动 BEIS 商业、能源和工业战略部 BESS 电池储能系统 BEV 电池电动汽车 CCGT 联合循环燃气轮机 CCUS 碳捕获利用与储存 CCS 碳捕获与储存 COMAH 重大事故危害控制 CO 2 二氧化碳 CO 2e 二氧化碳当量 DNV 挪威船级社。开展此项研究的咨询公司 EFR 增强频率响应 ESG 环境、社会和治理 ETO DNV 的能源转型展望 EV 电动汽车 FC 燃料电池 FCEV 燃料电池电动汽车 GHG 温室气体 Gp km 千兆客公里 Gt km 千兆吨公里 H 2 氢气 HFO 重质燃料油 HICE 氢燃料内燃机 ICE 内燃机 IEA 国际能源署 LCO 钴酸锂 LFP 磷酸铁锂 LOHC 液态有机氢载体 LPG 液化石油气 Li-ion 锂离子电池 Li-S 锂硫电池 MGO 船用燃气油 MtCO2e 百万吨二氧化碳当量 NCA 锂镍钴氧化铝 NMC 锂镍锰钴氧化物 OCGT 开式循环燃气轮机 PEM 聚合物电解质膜电解器PHEV 插电式混合动力汽车 Pkm 铁路客运公里数(一名铁路旅客乘坐铁路行驶一公里的距离) PM 颗粒物 RPM 每分钟转数 RTE 往返效率 SAF 合成航空燃料 SIB 钠离子电池 SMR 蒸汽甲烷重整 SOEC 固体氧化物电解器 SOH 健康状态 SSB 固态电池 SUV 运动型多用途车 Tkm 吨公里数(一吨货物运输一公里的距离) TRL 技术就绪水平 VTOL(eVTOL) 垂直起降(电动垂直起降) VRES 可变可再生能源
基于海洋温差能转换的多能源系统 李志浩,苏嘉鹏,余晖,金安军*,王静 宁波大学航海学院,浙江省宁波市 315000 *: 通讯作者:(+86) 18600699878; ajjin at nbu.edu.cn 摘要:海洋温差能资源十分丰富,是清洁能源输出的良好条件。首先,全球海洋温差能总量约为400亿kW,而海洋温差能转换(OTEC)清洁可再生,发电稳定,储能能力强,积极开发利用海洋温差能资源对实现海洋强国战略具有重要意义。其次,针对传统OTEC的效率限制,作者提出了一种基于OTEC的多能互补系统来提高系统效率。该方法将太阳能、风能和储能集成到一个互补的OTEC系统中,该互补系统在系统级设置参数。例如,设计了一个1MW的集成发电系统,并通过计算理论模型,利用计算机辅助设计与仿真对该系统进行了研究。太阳能互补供热的OTEC系统的效率可达12.8%,综合效率可达18.6%。此外,OTEC还有许多有益的副产品,被认为对生态系统有益。最后,本文分析了该方法的基本原理和工作过程,并计算了系统效率。结果表明,与传统OTEC相比,互补系统可以提高发电输出效率、稳定性和海洋能利用率。关键词:海洋温差能转换,多能互补,太阳能互补供热,开式循环OTEC1.引言当今世界,能源消耗迅速增加,化石能源日益减少,环境污染和温室效应越来越严重地影响着我们的日常生活。因此,可再生能源对改变能源基础设施,维持人类能源利用的长远发展发挥着重要作用。据统计,赤道以南24°以南1000m处水温约为4℃,海面水温约为30℃,深海与海面温差蕴藏的能量约为10 13 W(Song,2019),海洋温差年发电潜力约为87600TWh,而全球每年的用电量约为16000TWh(Khan et al,2017)。而且海洋能可再生、稳定、清洁、无污染,具有很高的开发利用价值,浩瀚的海洋能资源对全球而言是一笔巨大的资源。海洋热能转换(OTEC)系统通过驱动暖海水和冷深海水之间的热力学卡诺热机来发电。OTEC系统的概念是一种具有百年历史的先进绿色能源技术。历史上众所周知,海洋资源具有巨大的经济价值(Torgeir 2019;Cheng 2019)。在某些情况下,大气沉降
4 A Mount、E Coats 和 D Benton,2016 年,《明智的投资:评估英国电力市场的灵活性》,绿色联盟 5 过去四年,通过 T-4 容量市场拍卖签约的所有新建发电量中,86% 是未减排的天然气发电。其余 14% 中的大部分是短期电池存储。 6 所有估计成本均与气候变化委员会在其 2023 年 3 月的报告“提供可靠的脱碳电力系统”中提供的价值一致。 7 我们将成本与未减排的开式循环燃气轮机 (OCGT) 电厂进行比较,因为如果没有进一步的政策变化,政府模型表明,OCGT 将继续建造以取代其他老化电厂,至少到 2035 年,届时容量市场的排放限制预计将收紧。例如,请参阅能源安全和净零排放部 (DESNZ) 报告第 19 页“政府干预支持氢能发电的必要性”。碳成本与政府的评估价格(也称为碳价值)同步增长。未减排的 OCGT 成本是针对每年运行 2,000 小时的 600MW 电厂而言的,直接取自:DESNZ,2023 年 8 月,“2023 年发电成本”8 为了估算带有碳捕获和储存 (CCS) 的天然气电厂的成本,我们再次想象一个每年运行 2,000 小时的 600MW OCGT 电厂,但增加了 CCS 成本。为了估算这些成本,我们使用了英国商业、能源和工业战略部 (BEIS) 的 2020 年“发电成本”预测,其中包括联合循环燃气轮机 (CCGT) 电厂和 CCGT+CCS 电厂。我们比较了 BEIS 模型中的固定资本支出和可变运营支出成本,并将相应的成本溢价(对于固定成本)或乘数(对于可变成本)应用于 OCGT 的“2023 年发电成本”模型,使用英格兰银行通胀计算器将 2018 年价格的通胀调整为 2021 年价格。我们调整了剩余碳成本,以匹配“2023 年发电成本”附件 A 中显示的成本。9 为了估算氢能发电厂的成本,我们使用了 DESNZ“2023 年发电成本”附件 B 计算器和附件 A 的技术和成本假设,用于 1,200MW 首创的氢能 CCGT 工厂,每年运行 2,000 小时而不是作为基载。 10 为了估算压缩空气储能的成本,我们使用由以下机构提供的终生成本计算器:O Schmidt 和 I Staffell,2023 年,《将储能货币化:评估未来成本和价值的工具包》,牛津大学出版社,可在 energystorage.shinyapps.io 上找到。我们使用“可再生能源整合”应用下的放电频率和持续时间的默认假设(八小时放电,每年 300 次),以及每兆瓦时 40 英镑的电力购买价格。我们假设,压缩空气储能的电力资本支出成本(以英镑/千瓦为单位)从 2025 年到 2035 年逐渐下降,下降幅度在以下文献中估算的数值范围内:气候变化委员会 (CCC),2023 年,提供可靠的脱碳电力系统。11 为了估算抽水蓄能的成本,我们再次使用 energystorage.shinyapps.io 上的计算器和“可再生能源整合”应用程序下的默认假设。我们假设抽水蓄能的资本支出成本稳定为每千瓦 1,440 英镑,高于默认假设,但与 CCC 在提供可靠的脱碳电力系统中的假设一致。我们预计抽水蓄能的成本不会下降,因为这在英国已经是一项成熟的技术。12 为了估算车辆到电网储能的成本,我们再次使用 energystorage.shinyapps.io 上的计算器和“可再生能源整合”应用程序下的默认假设。在这里,我们假设资本支出成本(即安装双向电动汽车充电技术)是静态电网规模锂离子电池默认资本支出成本的 10%。