综合智慧能源

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

2021, 43(10): 1-10. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.001

摘要 ( 476 )

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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

2021, 43(10): 11-21. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.002

摘要 ( 378 )

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“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。

碳中和目标下热泵技术应用现状及前景分析

孙健, 马世财, 霍成, 戈志华, 周少祥

2021, 43(10): 22-30. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.003

摘要 ( 434 )

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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。

Fe基催化剂在生物质催化气化中制富氢气体的应用

周瑜枫, 王学涛, 梁彦正, 罗绍峰

2021, 43(10): 31-42. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.004

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生物质气化过程中产生的焦油,是阻碍生物质气化发展的一个主要原因。为减少合成气中的焦油、增加氢气产率,可以采用物理方法和化学方法去除生物质气化气中的焦油。介绍了生物质催化制氢常见的几类催化剂,分析了不同氧化状态的Fe基催化剂的催化能力、催化反应机理及性能。总结了气化炉中氧势、载体类型及其Fe催化剂相互作用对Fe基催化剂产生的影响。介绍了新型的化学链气化技术,并分析了生物质化学链气化中Fe基载氧体的性能、载体对Fe基载氧体的影响,以及添加了La,Mn,Ni等元素的新型复合Fe基载氧体的性能。最后,对Fe基催化剂的研究方向作出展望。

生物质循环流化床发电技术研究进展

张开萍, 张洪福, 高明明, 王勇, 马聪

2021, 43(10): 43-49. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.005

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生物质能作为可再生能源,可有效解决化石能源短缺问题,因此对生物质能的开发及应用技术的研究逐渐成为关注焦点。生物质能的种类丰富、应用技术多样,其在火力发电领域的应用也越来越多。同时,基于循环流化床的生物质发电技术也逐渐开始发展。介绍了生物质能在我国的发展近况及现有的生物质循环流化床发电技术,主要针对直燃式、直接共燃式和间接耦合式循环流化床这3种技术的研究进行了讨论。最后总结了目前生物质循环流化床发电技术发展中需解决的问题,以及该技术在“双碳”目标下的发展前景。

市政污泥耦合燃煤电厂发电关键因素分析与展望

陈全喜, 付江涛

2021, 43(10): 50-60. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.006

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分析市政污泥耦合燃煤电厂发电的政策形势和应用现状,总结市政污泥耦合燃煤电厂发电工艺流程中的关键因素,包括含水率、热值、含砂率、污泥干化和耦合焚烧过程中重金属、二噁英等污染物的产生和抑制方法,并对比各种市政污泥深度脱水及干化工艺的优缺点。对煤粉锅炉和循环流化床锅炉耦合市政污泥的技术路线进行对比,进而分析了耦合污泥对不同炉型发电工艺的影响。研究结果表明：为更好地实施市政污泥耦合燃煤发电项目,应减少污泥中的含砂量,降低干化设备和锅炉设备的磨损;同时对耦合燃烧产生的飞灰和炉渣进行实时监测和治理,减少二次污染;创新协调水务企业、燃煤发电企业、电网企业和政府关系,保证项目技术经济性。

循环流化床锅炉气固两相流换热研究进展

谭雪梅, 刘世杰, 赵冰, 巩太义, 王家林, 胡南

2021, 43(10): 61-67. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.007

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循环流化床锅炉炉内床料粒度分布较宽,气固流动属于多流态复合流动,传热过程更加复杂。分析了气固两相流在不同流态下对流换热的共性机理,总结了气固两相流动换热的影响因素、机理模型及数值模拟工作,归纳了固相对流换热、气相对流换热和辐射换热3种气固两相流传热机理的计算方法。气流速度、颗粒粒径、床层压力和温度等是影响传热的重要因素,颗粒运动特性和颗粒浓度分布对循环流化床锅炉炉内换热至关重要。在今后研究中,应针对宽筛分颗粒进一步完善现有计算模型。优化循环流化床锅炉气固两相流动换热效率,提高能源利用率,对实现碳达峰、碳中和战略目标具有重大意义。

数据中心浸没式相变冷却研究进展

赵田田, 王鲁元, 张兴宇, 孙荣峰, 玄承博, 耿文广, 程星星, 王志强

2021, 43(10): 68-72. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.008

摘要 ( 263 )

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在互联网与5G技术的推进下,各产业数据中心的快速发展对高热流密度电子器件的散热需求提出了更高的要求。浸没式相变散热技术以其散热性能高、维护方便、噪音小等优势成为了研究热点。通过对浸没式相变冷却技术的原理、冷却材料的选择、沸腾换热机理、密封材料选择等的研究,对数据中心浸没式相变冷却技术的发展和研究现状进行系统探究,对数据中心高热散热技术的发展方向提出了展望。

带有执行器失效的确定时间事件触发机制

黄堃锋, 洪嘉纯, 吴宇深, 朱厚耀

2021, 43(10): 73-79. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.009

摘要 ( 194 )

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在工业系统的实际操作过程中可能会发生未知形式的执行器故障,导致控制系统不稳定甚至崩溃。针对具有执行器故障的不确定非线性系统,提出了一种有关事件触发的规定建立时间共识自适应补偿控制方法。设计了一种有限时间神经网络自适应控制器,引入非线性变换函数以确保跟踪误差在规定的建立时间内收敛到预定义的时间间隔内。提出了一种利用反步技术建立的事件触发式设定时间稳定补偿控制策略,在该策略下系统不仅可以在发生故障时实现快速补偿,而且可以预设有限的收敛时间。仿真试验表明,该策略能够有效节省网络带宽,保证系统的全局一致有界收敛。

大温差供冷系统设计分析及应用

魏汝华, 王一枫

2021, 43(10): 80-85. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.010

摘要 ( 320 )

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分析了影响分布式能源大温差供冷系统能耗的关键因素,分别研究了大温差供冷对冷水机组蒸发温度、性能系数及配套末端设备性能的影响,计算得出大温差供冷系统在供/回水温差增加、供水温度降低时冷水机组蒸发温度降低、能耗增加,配套冷冻水泵能耗大幅降低的变化关系。阐明大温差供冷系统在降低整体能耗的同时,必须考虑到冷水机组、风机盘管正常工作的工况要求,通过降低供冷温度、增设盘管数、增设防冻措施等方式保证系统正常运行。结合实际项目应用（冷负荷130 MW,共15台大温差电制冷设备：3台串联溴化锂的离心式冷水机组,单台制冷量8 600 kW;9台7 384 kW制冷量和3台2 813 kW制冷量的大温差离心式冷水机组）计算论证了大温差制冷系统（3/13 ℃）的运行节能性,对比常规制冷系统（7/12 ℃）年节约能耗约为1.75 GW·h,为后续同类项目提供参考。

废旧混凝土基定型相变储热材料的储热研究

熊亚选, 胡子亮, 王辉祥, 药晨华, 宋超宇, 丁玉龙

2021, 43(10): 86-91. doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.10.011

摘要 ( 159 )

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热能存储（TES）技术中的骨架材料需要采集或合成,对环境造成破坏,为早日实现碳中和、碳达峰目标,同时规模化消纳城市固体废弃物,避免废旧混凝土大量堆积,以废旧混凝土为骨架材料制备定型相变储热材料。利用X射线衍射法（XRD）分析定型相变储热材料的化学相容性,扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）和激光闪射法表征定型相变储热材料的微观结构、导热性能、储热性能。试验结果显示,定型相变储热材料中的硝酸盐质量分数为50%时成型效果最佳且具有良好化学相容性,其潜热为31 kJ/kg;在100~400 ℃范围内,储热密度为505.90 kJ/kg;导热系数为0.12 W/（m·K）。综上可得出废弃混凝土作为骨架材料是可行的。

2021年 第43卷 第10期 刊出日期：2021-10-25

2021年第43卷第10期刊出日期：2021-10-25