变电站站用电源系统是保障变电站安全可靠运行的重要环节,主要由站用交流电源系统、直流电源系统和交流不间断电源系统3部分组成。为了有效在线评估变电站站用交、直流电源的运行状态,提出一种主、子系统协同配合的变电站站用电源在线评估系统,介绍了主、子系统的主要功能及组成部分,详细阐述了评估流程,以及交流电源设备、逆变电源设备、直流/直流（DC/DC）通信电源设备和直流电源设备的评估原则及策略。结合系统在现场的实际应用情况,验证其可有效保障变电站站用电源系统的安全稳定运行,具备一定工程推广应用价值。
空气源热泵空调系统具有高效节能、绿色环保等优点,在采暖、热水和烘干等领域有广泛应用。围绕空气源热泵空调的循环构建、除霜和系统控制等方面对国内外研究现状进行了综述,分析了各种技术的优缺点。介绍了空气源热泵空调在各行业的典型应用,重点分析了空气源热泵空调在我国北方“煤改电”项目中的贡献,系统平均循环性能系数可达2.13,节能效果明显。最后总结了空气源热泵空调推广应用面临的政策不完善、公众不熟悉等问题,提出需从部件、循环、除霜以及系统控制等方面进行创新,进一步提升空气源热泵空调的性能,同时可与储热、大数据和人工智能等技术结合,在“双碳”的新形势下发挥巨大作用。
太阳能热发电技术具有安全性高、电力品质高、储能规模大、可双向连接电网的优势,在“碳达峰、碳中和”战略中具有不可替代的地位,在构建以新能源为主体的新型电力系统中将发挥中坚作用。通过近20年的发展,我国太阳能热发电产业成熟度高,产业链完整,国内已投运项目的设备国产化率超过90%,具备大规模应用发展的条件。对太阳能热发电科技引领突破,产业规模发展大幅度降低成本,与光伏风电打捆参与电力市场促进太阳能热发电产业发展等方面进行分析,并提出了建议。
农业能源互联网背景下,在农业生产中进行电能替代可有效减少碳排放,提高环境质量,是实现“碳达峰”与“碳中和”目标的重要路径。基于大量新型农业电力负荷数据,分析了电能替代在农业生产中的潜力。提出通过接纳分布式可再生能源,将农业与能源深度耦合,建立低碳农业系统,通过数字孪生技术实现对农作物生产系统的智慧管控,在农业园区中构建虚拟电厂,削弱新能源输送带来的负面影响,提高能源利用率以及园区效益,从而实现农业能源互联网清洁、低碳、高效发展。
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。
“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。
储能是实现“2030年碳达峰、2060年碳中和”的关键技术，压缩空气储能具有储能容量大、系统效率高和运行寿命长等优点，是一种适合大范围推广的规模化电力储能技术，也是电网侧规模化消纳可再生能源发电的重要手段。通过对压缩空气储能技术的发展过程进行综述，全面阐述不同形式压缩空气储能系统的工作原理、研究现状以及目前所面临的挑战，从压缩热储存角度分析压缩空气储能未来发展趋势，为压缩空气储能系统的设计提供参考。研究结果显示，随着高温储热技术的发展，高温绝热压缩空气储能技术因其效率优势成为未来压缩空气储能技术发展的热门方向。使用低熔点熔盐作为压缩空气储能系统中储存高温压缩机压缩热的储热介质，可以将压力水的储存温度降低，显著降低压缩空气储能系统的初投资成本。
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。
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。
碳达峰和碳中和目标对各个行业降低碳排放都提出了更高的要求,未来我国能源结构也将进行重大调整,常规行业降低碳排放及可再生能源充分利用将成为重要的研究方向。在诸多节能减排技术中,热泵技术由于其显著的节能减排效果在民用及工农业中得到了广泛应用。针对热泵技术在分散式家用冷热领域,集中供热领域,农业、工业及储能行业的应用进行了综述分析。热泵技术研究未来将集中在新型循环流程、新型环保工质及关键部件研发等领域,在碳达峰、碳中和目标背景下成为具有显著节能减排效果的技术路线。
目前建筑行业能耗居高不下,2019年全球建筑运行碳排放占到了总CO2排放的28%。如今,建筑节能降耗成为了我国乃至世界能源格局面临的一大问题。为了探究地热资源供热潜力及其在“双碳”目标中的价值体现,简述了我国地热资源禀赋及分布特点,给出了不同地区适用的地热供能模式。聚焦节能高效的地埋管地源热泵技术,通过工程案例分析,得出了浅层和中深层的不同供能特点。根据近5年发展推测,到2030年地源热泵将覆盖我国19.25%的城市供暖面积,具有很大的发展潜力。在实际应用和未来发展方面,从探热-采热-用热的不同角度,提出了多种新型地埋管换热器和直膨式地源热泵系统及跨季蓄能、多能互补的综合能源利用模式,以提高可再生能源利用率,减少化石能源的使用,降低建筑能耗。
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。
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。
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。
“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。
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。
“双碳”目标下,电力行业的低碳发展面临严峻挑战。通过梳理国外碳中和目标及采取的路径和措施,结合我国“双碳”目标及预期路径,分析了传统火电企业面临的可再生能源消纳、传统火电退役困难等问题。传统火电结合储能技术可提升灵活性,满足电力系统运行的稳定性;传统火电可融合化工产业及碳捕获、利用与封存（CCUS）技术等构建火电新型产业链。传统火电转型发展关乎国家能源安全与民生保障,在可再生能源快速发展过程中应克服新能源消纳和储能障碍,同时,火电的兜底作用和基荷作用不可忽视。
“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。
再电气化是最具技术经济性和可行性的能源转型路径,在推动我国如期实现碳达峰、碳中和任务中将发挥重要作用。为系统评估实施再电气化所产生的影响,综合考虑经济、社会及环境3方面要素,对我国再电气化路径进行了全面分析。从经济发展、产业转型、社会就业和环境治理等角度构建多维度评价指标体系,定量分析其对经济社会所产生的综合影响。研究结果表明,再电气化对推动实现我国碳中和目标具有重要意义,有利于构建以电为中心的现代能源体系,促进电气化及相关低碳技术的创新和产业发展,对拉动社会就业、提升人类健康水平、降低社会碳成本具有积极作用。
熔盐是一种理想的储热介质，具有黏度低、蒸汽压低、热稳定性高、储热密度高等优点，因此熔盐储热技术可以广泛应用于太阳能光热发电、火力发电机组的调峰调频、供暖与余热回收利用等领域。目前对熔盐储热关键技术的研究普遍以太阳能光热发电为中心展开，针对其他场景的研究与应用不够充分。在不同的应用场景下，熔盐的工作温度区间、加热方式、关键部件的选择和系统流程的布置都有区别。概述了熔盐储热技术的优势特点与技术关键，总结了在不同场景下的研究现状和最新的应用示范，分析了目前熔盐储热技术需要加强研究的关键方面，并提出了未来的发展趋势与目标。
