“废弃”可再生能源电量及其利用新途径

发布时间：2017-08-09 12:38

  本文关键词：“废弃”可再生能源电量及其利用新途径

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【摘要】：全球气候变暖促使人们大力开发利用新技术,如碳捕集与封存技术(carbon capture and storage,CCS),电动汽车和可再生能源等稳定或减少大气中二氧化碳(carbon dioxide,CO_2)浓度。可再生能源,如风能、太阳能和水能等在大规模并网过程中,由于其出力的随机性、不稳定性和间歇性特点使弃风、弃光和弃水等现象越来越普遍,造成了大量清洁能源的浪费。因此,在充分考虑可再生能源发电特性的基础上,探讨弃风、弃光和弃水等“废弃”清洁能源的利用问题,可以提高电网对可再生能源的接纳能力,同时也能提高发电企业的经济效益,具有重要的现实意义。在智能电网推广的低碳和环境友好的背景下,“废弃”可再生能源电量的潜在利用新途径成为研究的焦点。针对这一问题,本文开展的研究工作如下:基于可再生能源的年累计装机容量,年实际发电量和年可利用小时数,提出了评估水平年“废弃”可再生能源电量的模型,并对全球和中国2008~2013年间“废弃”可再生能源电量做了评估。降低空气中CO_2的浓度是应对气候变化的关键,分析了在应对全球变暖的背景下,“废弃”可再生能源电量在减少化石能源消耗、GHG(greenhouse gases,GHG)排放、空气污染物排放和CO_2捕集方面的潜在利用新途径。从空气中直接捕集CO_2可以抵消所有排放到大气中的CO_2,从根本上降低全球范围内的CO_2浓度。以风电为例提出了利用“废弃”可再生能源电量的新途径——用波动性风电驱动捕碳系统从空气中直接捕集CO_2。由于化石能源日益紧缺且利用化石能源驱动CO_2捕集系统时会产生额外的CO_2,而波动性风能和太阳能等开发潜力巨大,开发利用过程中不会直接产生附加CO_2,是驱动CO_2捕集系统的理想动力。通过分析CO_2捕集系统中各个设备对风电功率波动率的可接受程度,建立以CO_2捕集量最多的优化模型,将波动性风电优化分解给CO_2捕集系统中各个设备,能有效地消纳风电,并且还能降低大气中CO_2浓度。本文围绕“废弃”可再生能源电量展开了相关的研究,提出了评估“废弃”可再生能源电量的模型,并以风电为例,提出了具体利用“废弃”可再生能源电量的新途径。所做的工作可为促进可再生能源大规模并入电网提供参考,并为应对全球气候变暖提供新的思路。
【关键词】：智能电网 可再生能源发电 废弃电量 碳捕集系统
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK019;TM61
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究背景和意义12-16
• 1.1.1 气候变化12-13
• 1.1.2 可再生能源“废弃”现象严重13-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1“废弃”电量评估的研究现状16-18
• 1.2.2 可再生能源消纳的研究现状18-20
• 1.3 本文主要工作和组织结构20-22
• 第2章“废弃”可再生能源电量产生的原因和现有利用途径分析22-31
• 2.1 概述22-23
• 2.2“废弃”问题产生的原因23-25
• 2.3“废弃”电量的利用途径25-30
• 2.3.1 通过灵活的市场制度加以利用25-26
• 2.3.2 通过储能的方式加以利用26-27
• 2.3.3 通过供热的方式加以利用27-29
• 2.3.4 通过制冷的方式加以利用29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章“废弃”可再生能源电量的评估31-43
• 3.1 概述31-32
• 3.2 评估模型32-35
• 3.2.1 可再生能源年累计装机容量32-33
• 3.2.2 可再生能源年实际发电量33-34
• 3.2.3 可再生能源年可利用小时34-35
• 3.3 全球“废弃”可再生能源电量的评估35-37
• 3.3.1 全球弃风电量评估35
• 3.3.2 全球弃光电量评估35
• 3.3.3 全球弃水电量评估35-36
• 3.3.4 全球“废弃”电量36-37
• 3.4 中国“废弃”可再生能源电量评估37-38
• 3.4.1 中国弃风电量评估37
• 3.4.2 中国弃光电量评估37
• 3.4.3 中国弃水电量评估37
• 3.4.4 中国“废弃”电量37-38
• 3.5 低碳背景下“废弃”电量的潜在利用新途径38-41
• 3.5.1 在减少化石能源消耗和GHG及空气污染物排放方面的潜力39-40
• 3.5.2 在碳捕集与封存方面的潜力40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 可再生能源驱动的捕碳系统从空气中直接捕碳的建模与优化43-61
• 4.1 概述43-44
• 4.2 典型的从空气中直接捕碳的系统及其负荷特性44-47
• 4.2.1 风电驱动的CO_2捕集系统示意图44-45
• 4.2.2 捕碳系统中各个设备的能量需求细分45-46
• 4.2.3 捕碳系统的负荷特性46-47
• 4.3 风电驱动的捕碳系统从空气中直接捕碳的建模与优化47-50
• 4.3.1 问题描述47-48
• 4.3.2 决策变量和目标函数48
• 4.3.3 等式约束48-49
• 4.3.4 不等式约束49-50
• 4.4 算例分析50-59
• 4.4.1 基础数据50-52
• 4.4.2 不同调度模式下风电驱动的捕碳系统从空气中直接捕碳52-54
• 4.4.3 结果分析54-59
• 4.5 灵敏度分析59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 结论与展望61-63
• 参考文献63-72
• 致谢72-73
• 附录A 攻读硕士学位期间取得的研究成果73

【参考文献】

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本文编号：645354