Frontiers in Energy

ISSN 2095-1701

ISSN 2095-1698(Online)

CN 11-6017/TK

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2019 Impact Factor: 2.657

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2018年, 第12卷 第4期 出版日期:2018-12-21

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能源互联网技术:综合能源系统的建模,优化和调度
翁史烈, 顾成红, 翁一武
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 481-483.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0604-9

摘要   HTML   PDF (84KB)
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长三角能源互联网:机遇、挑战与建议
严正, 胡佳怡
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 484-492.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0600-0

摘要   HTML   PDF (243KB)

能源互联网是一种基于互联网思维,能够实现能量流与信息流融合的新型网络。基于长三角的区位优势、经济优势和政策红利以及能源系统存在的问题,分析了长三角能源互联网的发展机遇和面临的挑战。构建了长三角能源互联网发展框架,并提出了能源互联网发展建议,为相关部门制定能源互联网的发展路线提供了参考。

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Integrated energy in Germany–A critical look at the development and state of integrated energies in Germany
Saman AMANPOUR, Daniel HUCK, Mark KUPRAT, Harald SCHWARZ
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 493-500.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0570-2

摘要   HTML   PDF (240KB)

In the face of global warming and a scarcity of resources, future energy systems are urged to undergo a major and radical transformation. The recognition of the need to embrace renewable energy technologies and to move toward decarbonization has led to significant changes in the German energy generation, consumption and infrastructure. Ambitious German national plans to decrease carbon dioxide emissions on one side, and the unpredictable and volatile nature of renewable energy sources on the other side have elevated the importance of integrated energies in recent years. The deployment of integrated technologies as a solution to interlink various infrastructures creates opportunities for increasing the reliability of energy systems, minimizing environmental impacts and maximizing the share of renewable resources. This paper discusses the role of integrated energy systems in supporting of sustainable solutions for future energy transitions. Moreover, the reinforcement of this movement with the help of different technologies will be discussed and the development of integrated energy systems in Germany will be reviewed.

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铱和金对钯在碱性介质中乙醇氧化反应的促进作用研究
沈水云, 郭杨格, 魏光华, 罗柳轩, 李凡, 章俊良
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 501-508.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0586-7

摘要   HTML   PDF (392KB)

高活性及高稳定性兼具的高效碱性乙醇氧化电催化剂的发展,时至今日仍存在着巨大的挑战。本研究设计了两种三元碳载钯(Pd)-铱(Ir)-金(Au)电催化剂,并对Au和Ir之于Pd基电催化剂在碱性介质中对乙醇氧化活性的影响进行了详细研究。一方面,设计的三元体合金化Pd7Au7Ir/C电催化剂初始催化活性相对于Pd7Ir/C与Pd/C较低;但由于Au的稳定效应,Pd7Au7Ir/C在3000圈加速衰减测试后的活性与稳定性则相较Pd7Ir/C体现出优势。另一方面,设计的三元表面合金化Pd7Ir@(1/3Au)/C电催化剂体现出更高的催化活性,相比Pd7Ir/C提升达到50.4%之多。通过物化表征可以推断,关于三元Pd7Ir@(1/3Au)/C合金催化剂的活性大幅提升,是由于Au的亚原子单层对原表面的适当修饰,提升了表面抗毒化作用,而最终对乙醇氧化活性产生了积极影响。

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基于MGT和PV多能互补系统的技术发展概述
吕小静, 翁羽, 丁小益, 翁史烈, 翁一武
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 509-517.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0598-3

摘要   HTML   PDF (323KB)

由微型燃气轮机(Micro Gas Turbine, MGT)和太阳能光伏发电机组(solar photovoltaic power generation,PVs)组成的多能源互补微网系统,不仅可提高太阳能光伏的吸收速度和可靠性,而且还具有污染物排放低、效率高、燃料适应性强等显著优点,已成为微电网领域最有发展前景的分布式供能技术之一。因此,本文根据目前该技术发展状况和实际应用的需求,首先概述了国内外基于PVs和MGT集成的多能源互补微网系统的发展状态;其次分别分析了此类微能源网系统在系统规划设计、能源利用优化、调度管理、系统维护等方面面临的挑战;最后,对PVs和MGT集成的多能源互补微网系统关键技术的未来发展趋势进行了展望。该论文结果可为此相关领域的理论研究和应用发展提供借鉴性指导。

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基于NSGA-II 算法的多能互补分布式能源系统多目标优化研究
任洪波, 卢胤龙, 吴琼, 杨秀, 周奥林
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 518-528.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0594-7

摘要   HTML   PDF (532KB)

针对多能互补分布式能源系统的设计和运行,兼顾系统经济和环保收益,以全年总费用和当量CO2排放最小为目标函数,协同考虑多种约束条件以保障供能稳定可靠,构建多目标优化模型。采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解该优化问题,参照拥挤度排序得出Pareto非支配解集,并基于模糊集理论挑选相对最优解。以某宾馆建筑为例,进行优化模型及算法的有效性验证。结果表明, NSGA-Ⅱ算法优化得到多样的Pareto非支配解,而模糊集方法可有效挑选匹配的设备容量及合理的运行方案。

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联合地源热泵和地埋管储热系统在互联混合能源系统中的优化
霍达, 魏蔚, Blond Simon Le
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 529-539.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0580-0

摘要   HTML   PDF (395KB)

地源热泵在居民级别的供热中碳排为0。然而,地源的温度随着热量的外流而降低,从而导致了热泵效率的快速下降。地埋管跨季节储热系统与地源热泵的联合应用可以把地源热泵的工作效率维持在较高的水平。为了充分地利用联合地源热泵和地埋管储热系统的高性能来进一步地增加社区供热系统效率和降低能源花费,这种联合供热系统被涵盖进互联混合能源系统。本文提出了地埋管储热系统的有限元建模和一个等效的转移函数模型,并将其分别地应用到优化问题当中来分析地源热泵的性能在整个优化区间的变化。模拟结果验证了等效转移函数在互联混合能源系统中的表现,而且与有限元建模相比,优化所需的计算时间缩短了17倍。

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基于能质系数的综合能源系统解耦优化研究
马世喜, 孙胜楠, 吴航, 周登极, 张会生, 翁史烈
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 540-549.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0597-4

摘要   HTML   PDF (464KB)

随着可再生能源、燃气发电厂、电驱压缩机组等各类能源装备的广泛应用,各种能源系统的耦合和联系日益紧密,由其构成的综合能源系统引起了广泛关注。为满足综合能源系统优化调度和能量管理的需求,构建面向多系统耦合的最优调度体系,本文建立了详细的气-电联合调度模型,考虑到各子系统能量损失的品位差异,提出了基于能质系数的系统评价指标,结合最优化方法构建综合能源系统联合运行的最优调度方法。此外,利用商业用户和居民用户典型负载特征,对由IEEE 39节点电力系统和10节点天然气输送系统构成的综合能源系统进行了优化调度分析,结果证明了本文所提方法的可行性和有效性。

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能源互联网中基于动态规划的风电场斜坡事件平抑
李江, 刘国栋, 张硕
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 550-559.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0593-8

摘要   HTML   PDF (399KB)

能源互联网可协调优化化石能源和可再生能源的消耗,其概念已被广泛接纳。当风功率并联接入电网,随机的功率波动产生斜坡事件,这将威胁电网安全。本文提出一种用于平抑斜坡事件的动态规划方法。首先,构建含风场、抽水蓄能电站和燃气电站的能源互联网数学模型;然后,将含斜坡事件的能源互联网协调优化问题转化为多阶段的动态规划问题;最后,以污染物排放最低为评价函数,利用动态规划方法求解该优化问题。仿真结果表明,提出的动态规划方法通过协调调度多种能源,能够有效抑制功率波动,减少能源互联网中斜坡事件发生的次数。

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从弃风到氢能:消纳可再生能源过剩的有效途径
延肖何, 张新, 顾承红, 李芙蓉
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 560-568.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0588-5

摘要   HTML   PDF (352KB)

可再生能源已经成为未来满足不断增长的电力需求和低炭目标的关键。然而,由于电力网络容量受限,大量的可再生能源尤其是风力发电不能够被输出。这是对资源的巨大浪费。通常是解决过度可再生能源的三种方法:直接弃风弃光,投资网络以加强电网传输能力,以及将过剩的可再生能源转换为其他能源(如氢能)。通过对这三种技术的成本效益分析的差异进行比较,可以得出解决弃风的最佳方案。这三种方法的性能将会在英国16母线的传输网络中进行分析。英国2020年的能源分布将用于量化不同方案节省的可再生能源成本。从算例分析中可以得出,将过剩的风能转化为氢气并运输是一种环境友好且低成本高效率的方法。

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考虑用户侧柔性负荷的含电转气多能源系统的优化调度
凌梓, 杨秀, 李子林
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 569-581.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0595-6

摘要   HTML   PDF (668KB)

电转气技术(P2G)与能源互联领域联系日益密切。同时,用户侧柔性负荷参与系统优化作为缓解能源供需矛盾的有效途径备受关注。该文基于能量枢纽的概念,依据其串联特性,建立了以电网和天然气网为供能网络的通用型含P2G多能系统模型。考虑了用户侧柔性负荷的特性,以降低成本,合理调度柔性负荷,减少排放,提高新能源出力以及增加P2G转换效益为目标,进行优化调度分析。最后在算例中具体分析了考虑用户侧柔性负荷的含P2G多能系统的优化调度结果,并采用四种不同场景,对系统优化调度进行验证。结果表明考虑用户侧柔性负荷的含P2G多能系统的协同调度最具经济性,同时也有助于新能源的消纳和P2G的电气转换,保证了系统的环境效益和安全稳定运行。

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基于微型冷热电联产系统的家庭能源需求解决方案
张华一, 张璨, 文福拴, 徐岩
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 582-590.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0592-9

摘要   HTML   PDF (269KB)

近年来, 微型冷热电联产系统在能源需求侧管理领域引起广泛关注。该系统的输入侧为天然气, 输出侧为冷、热、电等多种能源形式, 可满足多种家庭能源需求。在此背景下,提出了一种基于该系统的家庭能源需求解决方案。首先, 提出了家庭能源中心(HEH)的数学模型, 用于描述家庭能源系统的输入、输出、转化、消耗过程;然后, 细分了家庭能源中需求侧的电、热负荷模型和输入侧电、天然气的协同供能过程。之后, 引入了温度舒适度概念并建立了考虑电价波动的HEH鲁棒优化模型。最后, 以某家庭用户为例说明了所提方法的基本特征。研究结果表明, 所提基于微型冷热电联产系统的能源解决方案可在最小化耗能成本的前提下满足家庭多种能源需求。

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混合可再生能源系统配置优化设计的现状综述
FACCIO Maurizio, GAMBERI Mauro, BORTOLINI Marco, NEDAEI Mojtaba
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 591-622.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0567-x

摘要   HTML   PDF (1264KB)

本文旨在回顾混合可再生能源系统运行效率提高方面的最新研究进展,涵盖了以成本最小化、负荷匹配、稳定可靠为目标的多种优化技术。因此,本文详细分析了不同设计要素(包括优化目标、采用的优化方法、电网类型以及相关技术)相关的驱动因素类型。初步结果表明,在所有优化目标中被提及次数最多的设计变量有:负载需求参数(包括电源损失概率和负载损失概率)、投资成本、配置尺寸、能量供给和环境污染。同时,约70%的研究项目致力于优化混合可再生能源系统的离网应用,其中太阳能光伏、风能和电池的整合为最常见的系统配置。此外,本文还总结了混合可再生能源系统中组件配置的常用技术,并分析了其主要优化指标,如:成本驱动、能量指标参数、负载指标、电池充电状态、光伏发电面积,以及电力损失概率、风力发电负荷比等设计参数。

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欧盟可再生能源一体化的市场改革经验教训
李芙蓉
Frontiers in Energy. 2018, 12 (4): 623-629.  
https://doi.org/10.1007/s11708-018-0575-x

摘要   HTML   PDF (310KB)

欧盟拥有最先进、最成熟、最自由的能源市场,导致批发能源价格大幅下跌,然而,能源批发价格的下降并没有转化为零售价格的下降。相反,欧洲能源价格连年高于通胀,与主要经济伙伴相比高得多。本文主要介绍了欧盟关于可再生能源整合的市场设计和网络接入的主要局限以及目前欧盟在成员国之间进行的广泛改革,这些改革旨在实现两个目标:使市场适合可再生能源;树立一个实际典范,以说明如何在可持续和负担得起的能源系统上建立一个具有竞争力的经济体。本文最后了对发展中国家提出建议,特别是在应对大规模可再生能源削减方面。

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