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碳中和夏理想 碳中和夏理想
中国节能协会碳中和专业委员会正式发布《关于邀请加入“零碳园区创建服务工作组”的通知》,现诚邀具备绿色低碳服务能力及相关实践经验的单位积极申报,共同推进零碳园区标准化建设与高质量发展。
相关申报要求及材料清单详见下方通知。
零碳园区以满足用户需求为导向,把各种能源节点连接起来,实现多种能量的双向互补和集成优化。多能互补并不是一个新想法,在能源领域早就有应用,它能实现能源的梯级利用和协同调度。现在,多能互补在零碳园区规划设计中成为了研究重点,包括多能流混合建模、综合评估、交易、商业运营模式以及多能融合信息系统等方面。不过,多种能源耦合也可能带来一些问题,比如热能系统出故障,可能会影响电力和天然气系统的负荷供应。所以在规划的时候,既要利用好多能互补的优势,也要考虑到这些不利影响。
渐进规划理论起源于城市规划学,应用到零碳园区规划中,就是把园区的规划建设周期分成多个阶段,建设和规划同步进行。因为园区建设过程中,负荷水平和特性是不断变化的,但以前规划时常常假设负荷水平不变,这样就会出现问题,在规划初期可能会导致设备冗余配置,影响经济性,后期又可能满足不了负荷增长的需求。所以,学者们提出了 “连续性园区规划” 理论,根据园区负荷水平,把规划周期划分为多个阶段,在每个阶段初期合理投入设备,以适应负荷增长。在确定规划阶段数量时,要考虑园区负荷增长的速度,负荷增长快,阶段数就多一些,间隔时间短一些;负荷增长慢,阶段数就少一些 。
能量梯级利用就是根据不同用户在不同时段对不同能源的需求差异,合理配置能源,提高能源供应系统的综合利用率和完善度。零碳园区的站网协同规划就是对能源站的选址、设备选型定容和能源网络布局进行协同考虑。比如在热能系统中,燃气轮机的余热可以被回收利用,通过一系列设备转化为不同品位的能源,满足不同用户的需求。这种考虑能量梯级利用的规划方法能促进不同品位能量的耦合与转换,提高能源利用效率。
需求响应在电力系统调度中很重要,在零碳园区背景下,传统的需求响应逐渐向综合需求响应发展。综合需求响应利用园区能源互联网中不同能源的耦合特性,用户不仅可以调整用能负荷,还能改变消耗的能源种类。能源系统中的冷、热、电负荷有一定的柔性可调特征,综合需求响应能促进能量梯级利用,提升能源系统的用能效率、运行经济性和调控灵活性,实现供需双侧资源的协调优化。不过,在实际情况中,由于气象变化、突发事件等因素,需求响应存在不确定性,不同用户的认知和行为也有差异,所以一些学者开始建立考虑不确定性的模型,并应用到园区优化规划中。
交通部门是能源消耗的大户,碳排放强度比较高。随着电动汽车、天然气汽车技术的发展,交通系统和园区电力系统的联系越来越紧密,在零碳园区优化规划中变得越来越重要。能源和交通系统的耦合,从系统角度能优化结构,提升运行水平;从用户角度能灵活规划交通用能的时空分布,改善用户体验。但目前园区中储能系统容量和能量密度不足,清洁能源车辆也存在行驶里程短、能量补给难等问题,源网荷电力用户特性的变化也给能源系统规划带来挑战。所以,交通能量补给设施规划对园区交通和能源系统的发展至关重要,很多研究针对这个问题提出了不同的规划方法。
零碳园区里有很多设备,光伏、风力涡轮机等新能源发电设备,逆变器、燃气轮机等能量转换设备,电池储能、氢储能等储能设备,还有燃气管道、输电线路等能量传输设备。这些设备的数学模型又复杂又非线性,传统的优化求解方法很难解决。现在除了用一些运行模拟和容量规划软件,现代智能优化算法,粒子群算法、遗传算法等,在零碳园区规划设计中应用效果也不错,能降低求解难度。在实际规划中,如果要综合考虑经济性、可靠性、低碳性等多个目标,有两种比较成熟的方法。一种是把多目标问题转化为单目标问题,选择一个评价指标作为目标函数,其他目标转化为约束条件,但这种方法可能会更偏向于一个目标最优。另一种是直接用多目标优化算法,能更好地权衡各个目标,深度学习、迁移学习等机器学习技术在处理这类问题上也有独特的优势。
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中国节能协会碳中和专业委员会
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