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    1. 太阳能光热发电技术及其发展综述
    张金平, 周强, 王定美, 李津, 刘丽娟
    综合智慧能源    2023, 45 (2): 44-52.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.02.006
    摘要197)   HTML9)    PDF (928KB)(1567)   

    在“双碳”目标下,新能源迎来新的、跨越式发展对电力系统灵活性提出更高要求。光热发电拥有与常规火电机组相媲美的调节特性,可快速深度参与电网调峰调频,提升电力系统灵活性,是极具发展前景的可再生能源发电技术。介绍了光热发电技术运行原理及系统结构,总结归纳了各类发电技术的优缺点、分析了光热发电技术的研究进展。在此基础上,结合光热发电的发展现状和需求,对光热发电还需关注的问题与未来光热发电技术的发展方向进行了探讨。

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    2. 构网型变流器技术的发展现状与趋势研究
    余果, 吴军, 夏热, 陈逸珲, 郭子辉, 黄文鑫
    综合智慧能源    2022, 44 (9): 65-70.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.09.009
    摘要423)   HTML8)    PDF (1104KB)(1321)   

    由于电力电子设备和新能源的高渗透率,电力系统存在惯性减小、系统强度变弱的趋势,稳定性问题也越来越严重。为提升系统稳定性,提出一种构网型变流器技术,可发挥变流器灵活可控的优势,补偿系统缺失的惯性阻尼,为系统提供可靠的电压、频率支撑。比较了构网型控制技术与跟网型控制技术的差异,介绍了几类构网控制策略与构网型高压储能技术。指出该技术目前面临的瓶颈与挑战以及可实现的解决思路。研究结果显示,构网控制技术能够有效提升电网惯量阻尼特性,为系统提供电压和频率支撑,在高比例新能源和高比例电力电子设备的新型电力系统中有广阔的应用前景。

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    3. 碳中和背景下的钢渣碳酸化固碳路径研究
    张书繁, 程星星, 王鲁元, 张兴宇, 王志强
    华电技术    2021, 43 (6): 86-91.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.06.011
    摘要380)   HTML10)    PDF (902KB)(995)   

    燃烧后捕集CO2是重要的碳捕集途径之一,利用炼钢过程副产物钢渣中的碱性金属氧化物(CaO为主)与CO2进行碳酸化反应从而实现固碳。综述了冷态钢渣直接固碳、冷态钢渣间接固碳、热态钢渣直接固碳3种主要方式及存在的问题,对比了3种固碳方式的优劣,指出热态钢渣直接固碳是“碳达峰,碳中和”背景下最符合我国国情的钢渣固碳技术,实现固碳的同时利用出炉钢渣余热,是最具应用前景的钢渣固碳技术之一。

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    4. 风光波动性电源电解水制氢技术综述
    葛磊蛟, 崔庆雪, 李明玮, 姚芳, 杨晓娜, 杜天硕
    综合智慧能源    2022, 44 (5): 1-14.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.05.001
    摘要399)   HTML10)    PDF (1559KB)(994)   

    为实现国家碳中和、碳达峰的能源战略目标,利用光伏/风电等绿色能源制氢是一条重要技术途径,但光伏/风电等绿色能源的强波动性会严重影响电解水制氢系统的动态适应性和运行可靠性。介绍了风力、光伏及风光互补等波动性电源制氢技术的特点,对比分析了电解水制氢技术的原理及经济性。针对波动性电源电解水制氢面临的发展困境,提出了高效稳定的风光波动性电源电解水制氢的技术路线预想,聚焦系统优化配置、运行过程稳定控制和高效延寿控制3个核心技术,以延寿控制管理为最终目标,有力保障风光波动性电源电解水制氢系统安全、稳定、经济运行,以期为风-光-氢产业链的良性发展提供思路。

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    5. 电源侧储能技术发展现状及应用前景综述
    童家麟, 洪庆, 吕洪坤, 吴瑞康, 应光耀
    华电技术    2021, 43 (7): 17-23.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.07.003
    摘要361)   HTML8)    PDF (967KB)(795)   

    在碳中和背景下,需要构建以可再生能源为主体的新型电力系统。电源侧储能技术是有效缓解大规模可再生能源并网压力的重要技术手段,不但可以平滑间歇性可再生能源发电输出,亦可提高火电机组调频调峰能力,因而受到广泛重视。为了更好地发展电源侧储能技术,需要对现有储能技术发展状态及典型应用进行论述和梳理。对比分析了美国和中国电源侧储能技术的发展趋势,介绍了主要电源侧储能技术发展现状、典型示范应用、性能比较,并对电源侧储能技术在国内的发展前景进行展望。

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    6. 储能技术类型及其应用发展综述
    薛福, 马晓明, 游焰军
    综合智慧能源    2023, 45 (9): 48-58.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.09.007
    摘要315)   HTML17)    PDF (929KB)(738)   

    储能是能源革命的关键性支撑技术。在碳中和背景下,储能技术快速发展,其作用和价值也日益凸显。对现有储能技术的类型和发展状况进行全面分析和总结,着重分析了不同储能技术的特点及差异性,并对其应用场景及经济性做了综合比较。分析认为,电池储能的研究重点是引入新储能材料,解决非传统电化学问题。热化学储能由于过程可逆性能耗小,适合长期存储,但需注重循环动态特性、建模、控制造价成本等。抽水蓄能和压缩空气储能技术成熟、储能容量高,适合大规模储能容量开发,但面临选址受地形限制、前期基建成本高、运维成本差异性大等问题。飞轮储能适用于频繁启动和储能释能周期短的场合,研究关键是如何减少转化过程中能量损耗。氢能应用则受存储运输环节及能源转换效率偏低等因素制约。分析可为储能领域相关研究工作的开展和政策的制定提供一定参考。

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    7. 基于生物固碳技术的CO2资源化利用研究进展
    胡小夫, 王凯亮, 沈建永, 白永锋
    华电技术    2021, 43 (6): 79-85.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.06.010
    摘要118)   HTML5)    PDF (1400KB)(724)   

    温室气体CO2积累而导致的全球性气候变化引起了人们的广泛重视,目前全球已有超过120个国家和地区提出了碳中和目标。生物固碳技术因具有反应条件温和、产品多样性等优点,使其在CO2资源化利用方面表现出优异的应用前景。分别对光合作用固碳原理和微生物电化学固碳原理进行了阐述,主要介绍了光合作用固碳资源化利用方式,如微藻固碳制甲烷、微藻固碳制生物燃料、微藻处理废水等,以及其他生物固碳及资源化利用方式,并对未来基于生物固碳技术的CO2资源化利用技术的重点研究方向进行了展望。

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    8. 虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述
    钟永洁, 纪陵, 李靖霞, 蒋衍君, 吴世伟, 王紫东
    综合智慧能源    2022, 44 (6): 25-36.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.06.003
    摘要379)   HTML47)    PDF (3654KB)(629)   

    在国家“30·60”战略推动下,虚拟电厂成为开展新型电力系统建设、解决能源变革的重要手段,是实现“双碳”目标的一个重要发展方向,为新能源电力的安全高效利用开辟了一条新的路径。首先,对虚拟电厂的内涵概念进行阐述,并在此基础上分析了我国虚拟电厂产生的客观大背景,结合目前我国虚拟电厂的外部政策环境剖析了当前虚拟电厂的主流业务板块;然后,简要介绍了国内外已经开展的虚拟电厂应用案例,进而归纳出虚拟电厂当前和未来快速发展所必须的可控资源、关键技术、市场机制等支撑要素;其次,对虚拟电厂的3个发展阶段进一步阐述,并对我国虚拟电厂发展中的现实问题进行了概况分析;最后,在完成对虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述的基础上对虚拟电厂在未来的发展进行了展望。

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    9. 燃煤机组深度调峰瓶颈改善及耦合调峰技术研究
    童家麟, 吴瑞康, 茅建波, 吕洪坤
    综合智慧能源    2022, 44 (4): 43-50.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.04.006
    摘要108)   HTML2)    PDF (1177KB)(606)   

    随着“双碳”目标下以新能源为主体新型电力系统的加速构建,燃煤机组深度调峰低负荷运行将成为常态,在40%连续经济出力(ECR)工况下,不存在限制机组稳定运行的制约因素,但在向30%ECR乃至更低负荷调峰时,诸多制约因素不应被忽视。提供多种从机组本体角度可有效改善制约因素的技术手段和改造方向及耦合多形态储能,耦合碳捕获、利用与封存(CCUS),多能耦合调节等新型耦合调峰技术。结果表明,通过有效技术手段及改造可极大程度改善机组调峰性能,并可拓展超(超)临界锅炉干态区间达6%以上额定负荷,但仅靠自身已很难满足机组继续下调峰的需求,耦合调峰是未来火电机组进一步增强调峰能力的重要技术手段,且在技术上是可行的。

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    10. “双碳”目标下新型电力系统发展路径研究
    张金平, 周强, 王定美, 李津, 刘丽娟, 张彦琪, 王晟
    华电技术    2021, 43 (12): 46-51.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.12.007
    摘要298)   HTML10)    PDF (1094KB)(594)   

    构建清洁低碳、安全高效的现代电力能源系统,是实现能源转型的重要途径。在“双碳”目标下,我国新能源爆发式增长、规模化并网已是大势所趋,基于传统化石能源电力系统正向高比例新能源电力系统转变。结合我国新能源发展现状,分析构建以新能源为主体的新型电力系统面临的安全稳定、优化调度、送出消纳等多重挑战,分别从电源侧、电网侧、负荷侧提出构建以新能源为主体的新型电力系统发展路径,以促进清洁能源规模化应用,如期实现“双碳”目标。

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    11. “双碳”目标下火电企业绿色低碳转型的对策分析
    赵国涛, 钱国明, 王盛, 丁泉, 朱海东
    华电技术    2021, 43 (10): 11-21.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.002
    摘要378)   HTML2)    PDF (1343KB)(575)   

    “双碳”目标的提出为能源电力行业发展带来了深刻的变革,尤其是促进发电侧企业的绿色低碳转型方面。在对“双碳”目标进行充分解读的基础上,从能源结构调整、能源供给、能源消纳、能源信息化、新兴能源技术等视角,分析该目标为能源行业所带来的影响。根据目前火电企业在生产经营中的痛点问题,从企业定位、可再生能源消纳、节能、成本管控、企业数字化转型等方面,提出应对绿色转型的策略与方法,为未来火电企业实现转型发展提供借鉴和思路。

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    12. 能源互联网群体智能协同控制与优化技术
    秦羽飞, 葛磊蛟, 王波
    华电技术    2021, 43 (9): 1-13.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.09.001
    摘要286)   HTML13)    PDF (1270KB)(566)   

    能源互联网是实现我国能源革命目标的关键技术之一,也是源网荷储的集大成者。为推进能源互联网多能源协调发展和综合高效利用,对能源互联网群体智能协同控制与优化技术进行构思和顶层设计。聚焦于能源互联网的高效运行,重点从面向能源互联网优化运行的群体智能模型构建技术、基于群体智能的能源互联网运行优化技术、基于多智能体的能源互联网分布式协同控制技术等3方面对能源互联网的分布式群体智能协同控制与优化技术进行了详细设计。将该方法应用于河南省兰考县能源互联网平台,以实现全县域、全品类、全链条可观可测,可为能源互联网的优化运行提供一定理论基础和工程借鉴。

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    13. “双碳”目标下能源电力行业的机遇与挑战
    喻小宝, 郑丹丹, 杨康, 孔杰, 章天浩
    华电技术    2021, 43 (6): 21-32.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.06.003
    摘要459)   HTML33)    PDF (2699KB)(560)   

    “双碳”目标升级为国家战略,电力行业作为实现“双碳”目标的重要领域,其低碳发展对我国实现“双碳”目标起着至关重要的作用。基于“碳达峰”和“碳中和”的定义与发展要求,结合我国能源结构现状以及实现“碳中和”的4个主要路径,包括电力生产清洁低碳化,发展氢能源、碳捕捉技术,以及推动交通的电动化、氢能化,对实现“双碳”目标下能源电力行业面临的碳交易市场、储能、不同行业转型路径等机遇与挑战进行了分析研究,为未来能源电力行业更好地实现“双碳”目标提供参考。

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    14. 国内二氧化碳加氢合成甲烷应用可行性分析
    陈勇, 苏军划, 汪洋
    综合智慧能源    2022, 44 (6): 86-90.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.06.010
    摘要228)   HTML29)    PDF (985KB)(560)   

    CO2减排及可再生能源的快速发展,催生了CO2加H2合成CH4的市场需求。分别从H2源、CO2源、甲烷化反应催化剂和反应器等方面阐述了CO2加H2合成CH4的技术原理,并分析了该技术的应用前景和经济性。可再生能源储存和转运是综合能源系统的重要支柱,利用风光弃电制H2中和捕集的CO2,实现碳中和。生成的CH4可就近补充至天然气管道中,大大降低了能源的储存和转运成本,提高了能源利用效率。未来可提高的CO2交易价格及可降低的可再生能源价格预示发展CO2加H2合成CH4在国内具有很好的应用前景。

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    15. “双碳”目标下绿色电力低碳发展的路径分析
    赵国涛, 钱国明, 王盛
    华电技术    2021, 43 (6): 11-20.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.06.002
    摘要382)   HTML20)    PDF (1200KB)(545)   

    “双碳”目标的提出对电力行业多方面产生深层次的影响,企业的绿色低碳转型已成为不可逆转的主流趋势。以绿色制造体系设计思想为基础构建的绿色电力体系。通过阐述该体系中的绿色电厂、绿色电网、绿色能源消费和电力体系评价技术,表明该体系在节能降耗、资源节约和环境保护等方面具有高效、低碳、清洁、循环的绿色特性。隶属于绿色电力体系概念范畴的低碳电力,聚焦碳减排这个主题,分析其实施路径与实施过程中的难点,为“双碳”目标的实现和企业的绿色低碳转型提供新的研究思路。

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    16. 金属支撑固体氧化物燃料电池技术进展
    高圆, 李智, 李甲鸿, 高九涛, 李成新, 李长久
    综合智慧能源    2022, 44 (8): 1-24.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.08.001
    摘要156)   HTML9)    PDF (11524KB)(539)   

    可快速启动的金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)是助力实现“双碳”目标的变革性技术。MS-SOFC具有机械性能好、易于密封等优点,采用与陶瓷电解质热膨胀系数相近且成本低廉的铁素体不锈钢为电池提供结构支撑,有望大幅降低制造成本。金属连接体与金属支撑体是MS-SOFC的2个核心部件,常用的材料有铁素体不锈钢、Cr基合金以及Ni基合金。目前日本、德国、美国和我国均开发了面向SOFC应用的不锈钢体系,不锈钢涂层防护技术也取得了显著的进展,有效提高了材料的抗高温氧化与还原性质。为解决高温烧结制备MS-SOFC所产生的问题,主要采用热喷涂法与低温烧结法制备致密电解质。MS-SOFC使用金属支撑体与连接体,可以使用传统的焊接技术实现支撑体与连接体的有效连接,或通过粉末压制-烧结一体化多孔金属支撑体-连接体结构可以有效实现燃料侧燃料气体的密封。MS-SOFC长期运行性能衰减机理有金属材料的氧化、Cr挥发引起的阴极毒化、催化剂颗粒的粗化等。英国Ceres Power公司、美国通用电气公司(GE)、德国宇航中心(DLR)、德国于利希(FZJ)研究中心、奥地利Plansee公司等均取得了一定的成就,MS-SOFC已初步实现了商业化应用。

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    17. 碳中和体系解读
    张晋宾, 周四维
    华电技术    2021, 43 (6): 1-10.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.06.001
    摘要441)   HTML22)    PDF (2353KB)(533)   

    应对全球气候变化,加速全社会绿色低碳转型,尽早实现碳中和,是全人类的共同期望。为系统了解碳中和背景,掌握概念体系,把握发展战略,判定实施路径,介绍了碳中和起源和国内外背景及形势、主要国家的碳中和目标,界定了碳达峰、碳中和相关术语概念,描述并分析了欧盟、英国、日本、中国、美国等的低碳发展战略,最后分析归纳了实现碳中和目标的10个关键方法或技术。

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    18. 面向碳中和的中国碳排放现状调查与分析
    张俊锋, 许文娟, 王跃锜, 尹燕, 谢辉, 梁兴雨, 赵军
    华电技术    2021, 43 (10): 1-10.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.001
    摘要475)   HTML10)    PDF (1147KB)(529)   

    统筹能源结构、规范能源市场是我国实现“3060双碳目标”的有力举措。为实现“3060双碳目标”,需要对各地区能源结构和碳排放模式进行综合调研,探究影响能源结构转型的关键因素。通过对地理环境、经济、能源等因素的系统分析,将我国分为四大区域——传统能源仓库“北方走廊”、工业耗能大户“工业重镇”、能源消费大户“东部集团”、清洁能源宝库“绿色地带”。通过总结以上区域能源发展存在的不足,发现我国能源亟待解决的3个“不平衡”问题,即传统能源与清洁能源比重不平衡、地区能源供需不平衡、绿色能源与高质量国内生产总值(GDP)发展不平衡。针对上述问题,为兼顾经济效益与环境效益,提出3方面建议:将GDP与碳排放总量相关联,设置GDP权重系数,即“GDP品位”;给绿色能源上户口,制定参考定价标准;建立能桥,统筹能源调配。平衡能源结构与发展经济相结合,实现我国经济环境的可持续发展。

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    19. “双碳”目标下煤矿瓦斯治理与利用
    胡晓兰, 宋伟, 彭传圣, 李博, 蒋礼宏, 肖朝晖, 洪克岩
    华电技术    2021, 43 (12): 52-59.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.12.008
    摘要224)   HTML7)    PDF (959KB)(521)   

    针对煤矿瓦斯威胁人身安全、增加煤矿生产成本、造成环境危害的现实,探讨在“双碳”目标背景下重新规划煤矿瓦斯治理与利用,实现安全高效生产、促进煤矿转型发展。通过文献调研和实例对比,总结当前煤矿采取规划区预抽采、生产区工作面机械通风与抽采、采空区机械抽采的主要治理措施。在此基础上,提出了当前未形成统一的瓦斯治理效果评价标准,以及未统一规划煤矿瓦斯治理与利用和煤炭开发,对加大瓦斯治理产生综合效益认识不够、瓦斯综合治理与利用技术尚不成熟等原因导致煤矿瓦斯低碳治理的动力不足,与国家“双碳”战略目标要求不契合。据此,建议煤矿企业应部署符合实现“双碳”目标的瓦斯治理与利用时间表和战略规划、构建瓦斯治理与利用的数字信息化生产平台、落实技术创新与人才利用、提前布局瓦斯抽采后的提纯利用,实现减排降碳源头设计—过程控制—分区实施—末端治理—市场开发的煤矿瓦斯治理新模式。

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    20. 基于CFD方法的熔盐储罐预热分析
    王鼎, 肖虎, 陈宇轩, 岳松, 张燕平
    华电技术    2021, 43 (7): 75-81.   DOI: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.07.012
    摘要134)   HTML1)    PDF (2129KB)(521)   

    在碳中和背景下,构建新型电力系统需要储能技术的支撑。熔盐储罐预热是保证光热电站储热系统安全运行的重要环节之一。以某实际光热电站中的熔盐储罐为研究对象,采用等阶梯式升温预热方案,基于计算流体动力学(CFD)方法,对预热过程中储罐的温度分布进行数值模拟,探究了预热气体喷射角和储罐尺寸对预热过程的影响。结果表明:预热过程中,罐体底板与侧壁交界的边缘处温度最低。减小预热气体喷射竖直角或增大喷射周向角均可有效缩短储罐预热时间。相同预热气体进出口条件下,储罐内径的增大会导致预热时间的大幅增加。

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