Automated energy management in distributed electricity systems: An EEPOS approach

The increasing capacity of distributed electricity generation brings new challenges in maintaining a high security and quality of electricity supply. New techniques are required for grid support and power balance. The highest potential for these techniques is to be found on the part of the electricity distribution grid.

This article addresses this potential and presents the EEPOS project’s approach to the automated management of flexible electrical loads in neighborhoods. The management goals are (i) maximum utilization of distributed generation in the local grid, (ii) peak load shaving/congestion management, and (iii) reduction of electricity distribution losses. Contribution to the power balance is considered by applying two-tariff pricing for electricity.

The presented approach to energy management is tested in a hypothetical sensitivity analysis of a distribution feeder with 10 households and 10 photovoltaic (PV) plants with an average daily consumption of electricity of 4.54 kWh per household and a peak PV panel output of 0.38 kW per plant. Energy management shows efficient performance at relatively low capacities of flexible load. At a flexible load capacity of 2.5% (of the average daily electricity consumption), PV generation surplus is compensated by 34–100% depending on solar irradiance. Peak load is reduced by 30% on average. The article also presents the load shifting effect on electricity distribution losses and electricity costs for the grid user.     

现代能源生态系统建设:一种理论探讨

在现代社会发展中,能源资源开发和利用所产生的巨大极化效应使整个人类可持续发展面临越来越严重的挑战。论文应用工业生态学的观点对能源系统的建设进行重新认识,提出了“能源生态系统”的概念;阐述了能源生态系统的3个组成部分:内生系统,外生系统,共生系统;并探讨了其空间结构的类型划分和基本形态。论文建立的现代能源生态建设基本框架,为进一步开展此方面的理论探讨提供有益借鉴。     

基于能源利用的市政污泥处置技术的发展研究

市政污泥是污水生物处理过程中产生的城市固废,产量巨大、污染严重."十三五"期间中国污泥无害化处理任务艰巨,常规的污泥处理处置在二次污染、占地、能耗等方面具有局限,影响了在中国的广泛应用.污泥的能源化利用是兼具污泥量削减和新附加值产生的发展方向,本文围绕当前市政污泥能源化的研究、应用领域的发展加以讨论,探讨了污泥能源利用的潜能和存在的主要问题.     

基于生命周期评价的风力发电机碳足迹分析

本文以我国市场占用率最高的2 MW双馈式风力发电机为研究对象,采用生命周期评价(LCA)方法,核算其全生命周期过程的碳足迹和总能量需求,分析风力发电机不同生命周期阶段的环境影响,识别其减碳潜力.研究结果表明,风力发电机生产阶段、运输阶段、运行阶段和废弃处理处置阶段的碳足迹(以CO2-eq计,下同)分别为1701 t、61 t、255 t和-325 t;各生命周期阶段的总能量需求分别为10413 GJ、701 GJ、1561.95 GJ和-1081 GJ.风力发电机的碳足迹和总能量需求主要来源于生产阶段,废弃处理处置阶段材料的回收利用有效的降低了生命周期的碳足迹和总能量需求.生产阶段的碳足迹和总能量需求分别占全生命周期碳足迹和总能量需求的101%和90%;废弃处置阶段对碳足迹和总能量需求的贡献为-19%和-10%.每1k Wh风力发电的碳足迹和总能量需求分别为20.7 g和0.14 MJ,风力发电机的能量回收期为0.79年.敏感性分析表明,风力发电机的质量和废弃处置阶段的金属回收率都是风力发电机总能量需求和碳足迹的影响因素.     

碳减排背景下我国与世界主要能源消费国能源消费结构与模式对比

选取2020年世界能源消费量累积占比达80%的前23个国家作为研究对象,通过从一次能源清洁化率、化石能源清洁利用率和电能占终端能源消费率角度对其能源消费结构进行对比研究,从单位GDP能耗、人均能耗和单位国土面积能耗角度,结合产业结构和分部门能源消费构成,对其能源消费强度进行深入分析,探讨各国在社会经济运行与生产生活中的能源消费模式,提出能源消费自然碳汇承载负荷比概念,指出我国在碳达峰与碳中和目标下能源消费模式转型面临的优势与挑战.结果表明,我国一次能源清洁化率、发电用能占比、化石能源清洁化利用率和电能占终端能耗比分别达到15.90%、53.48%、37.51%和26.54%,均在世界主要能源消费国家中处于前列,已经架构起良好的能源集约化和清洁化利用结构基础;非工农业能源消费占比尤其是仅为14.09%的交通能源占比在主要能源消费国中最低,已经形成了具有相对优势的绿色低碳能源消费模式;基于产业结构优化潜在的总体能源生产率还有较大提升空间;但相对较短的碳达峰与碳中和目标期对清洁能源发展速度与规模提出了巨大挑战,碳排放约束下的国际形势对我国通过优化调整产业结构实现降碳目标也增加了难度.     

Kinetics of selective catalytic reduction of NO by NH3 on Fe-Mo/ZSM-5 catalyst

The catalyst of Fe-Mo/ZSM-5 has been found to be more active than Fe-ZSM-5 and Mo/ZSM-5 separately for selective catalytic reduction (SCR) of nitric oxide (NO) with NH3. The kinetics of the SCR reaction in the presence of O2 was studied in this work. The results show that the observed reaction orders were 0.74-0.99, 0.01-0.13, and 0 for NO, O2 and NH3, respectively, at 350-450℃. And the apparent activation energy of the SCR was 65 kJ/mol on the Fe-Mo/ZSM-5 catalyst. The SCR mechanism was also deduced. Adsorbed NO species can react directly with adsorbed ammonia species on the active sites to form N2 and H2O. Gaseous O2 might serve as a reoxidizing agent for the active sites that have undergone reduction in the SCR process. It is also important to note that a certain amount of NO was decomposed directly over the Fe-Mo/ZSM-5 catalyst in the absence of NH3.     

碳酸盐对密闭空间粉尘爆炸压力影响的试验研究

为了预防和缓解工业粉尘爆炸并研究惰性粉尘对粉尘爆炸的惰化作用,在Siwek 20 L球形爆炸装置内,针对高爆镁粉和高灰分煤粉,选用碳酸钙(CaCO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)等3种碳酸盐作为惰化剂,讨论惰化剂浓度、粒径及点火能量对最大爆炸压力的影响。结果表明,惰化剂粒径越小,浓度越高,对粉尘爆炸的惰化作用越强;粉尘爆炸的净升压与点火能量无关,点火头主要起引燃作用;当惰化剂浓度递增至60%时以上,粉尘爆炸压力急剧下降,直至不爆。此外,CaCO3的抑制效果明显优于NaHCO3、KHCO3,故推荐采用CaCO3来控制粉尘爆炸风险。     

云南省经济增长与能源消耗的计量模型研究

根据云南省1985~2003年能源消耗的统计数据以及人均GDP统计数据,分析人均GDP与能源消耗之间的相关关系,选取相关性较好的能耗指标(煤炭消耗量、石油消耗量、天然气消耗量、电力消耗量)建立两者之间的计量模型。并在此基础上分析能源消耗与人均GDP增长的关系。经研究发现,云南省经济增长与能源消耗呈类似于EKC的倒U型曲线,且曲线尚未到达转折点,能源消耗量随着经济增长将持续增长。有必要采取有利措施倡导“循环经济”、“绿色GDP”等使曲线走势向良性方向发展。     

能源规划环境影响评价内容框架实践与探讨

规划环评是环评领域一个新方向。虽然环评法已经实施,但目前在实际执行过程中,对编制的规划如何按照规划环评导则组织规划环评以及对规划环评思路和内容框架尚没有具体的研究。从实践出发并结合环境与发展综合决策的角度,以浙江省2010年电力发展规划及2020年展望的能源类规划环评为案例,对能源类规划环评的内容框架作初步研究。     

我国能源发展的环境约束分析

能源生产与消费是造成大气环境污染与生态环境破坏的重要原因,而环境容量的过度使用,又会反过来约束能源的发展.通过分析近5年来我国能源发展的供需状况、能源经济形势、开发布局,以及能源开发环境破坏、大气环境容量、二氧化碳排放状况等,发现了我国能源发展与环境保护之间存在的问题,并总结了我国能源发展主要面临的四个方面的环境约束.全面和系统地梳理这些环境约束条件,有助于实现能源的可持续发展,并且为进一步改革现有的能源环境政策提供参考.