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储能和氢气,为什么在电力和能源系统中被广

发布时间:2024/9/11 13:30:52   

电力系统脱碳对于减轻气候变化影响和实现碳中和至关重要,增加可再生能源供应可以减少温室气体排放并加速脱碳进程。

然而,风能和太阳能等可再生能源(RES)的特点是间歇性,而且通常不可调度,这极大地挑战了它们与电力系统的高度集成。

储能被认为是减轻风能和太阳能等可再生能源,间歇性以及提高可再生能源渗透率的重要不可或缺的解决方案。

今天,小星就来给大家讲一下,储能和氢气,为什么在电力和能源系统中被广泛利用?

背景

在CSEEJPES论坛上,邀请了五位知名专家进行主题演讲,与会专家学者就储能技术进行了全面的交流和讨论。

具体讲述了燃料电池汽车、电解水、液流电池等新型储能技术在电力和能源系统协调运行中的设计、控制、性能和应用观点,专家们还提供了可用于开发储能的经验,以建设和脱碳新的电力系统。

随着全社会电气化水平的提高,更多的碳排放从终端能源部门转移到电力部门,电力部门减少碳排放的压力持续增加。

因此,加快建设以新能源为主体的新型电力系统,是电力系统脱碳、缓解气候变化影响、实现全社会碳中和的必然选择。

尽管提高可再生能源(RES)的渗透率可以减少温室气体排放并加速脱碳过程,但风能和太阳能的间歇性和不可调度性极大地挑战了它们与电力系统的高度集成。

储能被认为是促进风能和太阳能等可再生能源在电力系统中渗透和增加应用的重要不可或缺的解决方案。

年,我国储能装机容量年增幅达到10.5吉瓦,其中抽水蓄能和新型储能装机容量分别增加8吉瓦和2.4吉瓦,在新型储能工厂中,锂离子电池储能厂和压缩空气储能厂的容量已达到兆瓦。

协调氢一体化城市交通和配电网络

氢一直被提倡为实现城市交通网络(UTN)和配电网络(PDN)的低碳整合而成为有前途的能源载体,并网制氢可以减轻可再生能源的变化,使可再生能源对能源生产更有价值。

氢燃料电池电动汽车(HFCEV)可以极大地减少运输部门的碳排放,在介绍了HFCEV利用的好处,例如车辆到电网,车辆对车辆和用于管理鸭子曲线的交互能源交易之后,MohammadShahidehpour教授介绍了HFCEV基础设施的三种控制模型。

随着HFCEV的普及,氢集成UTN和PDN紧密结合,大型HFCEV的行驶和加氢行为将影响UTN中电弧的交通流量和加氢站(HRS)的氢气需求。

为了最大限度地减少UTN和PDN的总体排放,考虑到HFCEV的作用,MohammadShahidehpour教授提出了HFCEV在两个耦合网络中的应用和操作策略。

然后,智慧城市部门将调整HRSF以指导HFCEV选择HRS,以最大限度地降低总成本,在PDN和UTN运营商层面,PDN运营商决定的位置边际价格(LMP)将作为HRS的初始加氢价格发送给UTN。

然后,智慧城市部门可以根据UTN和PDN的运行情况调整HRSF,HRS的最终加氢价格包括LMP和HRSF。

当UTN和PDN都无法降低成本时,就会达到网络平衡,出售给HFCEV的氢气是通过现场HRS中以当前或以前的时间间隔进行水电解产生的,这些时间间隔需要从PDN购买电力。

相应地,建立加氢服务费(HRSF)控制的协同运营模式,以最小化UTN总出行成本、PDN运营成本和环境成本,同时考虑节点碳强度限制、可再生分布式发电机输出的不确定性和始发目的地交通需求。

建立的模型基于乘子的交替方向法(ADMM)以分散方式解耦求解,该模型通过应用于苏福尔斯(苏福尔斯)进行验证,苏福尔斯是氢集成的UTN和PDN。

数值结果和应用表明,HFCEV的普及有助于减排,UTN和PDN在HRSFs控制下的协调运行不仅可以减少排放并提高运营效率,还可以促进可再生能源的适应。

储能和氢在脱碳中的作用

SaifurRahman教授介绍了年时间尺度上温室气体的全球变暖潜能值(GWP),与一氧化碳相比甲烷、一氧化二氮、氢氟碳化物(HFC)、全氟化碳(PFC)和六氟化硫(SF6),分别为28、、、和。

他总结了世界各国的脱碳目标,指出工业化经济体和新兴经济体之间脱碳辩论的第三种方式是使用多样化的解决方案,包括六个主要优先事项。

它们是能源效率应用、碳捕获系统、可再生能源整合、氢和储存解决方案、跨境能源转移和先进核技术。

电池储能系统是最具代表性的电化学储能系统,它可以使用锂离子、铅酸、铁锂或其他电池技术来储存电力。

SaifurRahman教授

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