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掺氢电力系统低碳优化研究

目录

一、内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.1.1氢能技术发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.1.2电力系统转型迫切需求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.2.1国外相关领域进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.2.2国内技术探索动态．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.3主要研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.4技术路线与研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

1.5本文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

二、掺氢电力系统运行特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.1氢能发电转换技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.1.1燃料电池发电机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.1.2内燃机掺氢燃烧分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.1.3燃气轮机掺氢适应性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

2.2氢气储能系统特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

2.2.1电解水制氢环节．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.2.2氢气压缩与液化过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

2.2.3氢气储运方式比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

2.3掺氢系统对电网的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

2.3.1负荷调度灵活性增强．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

2.3.2系统调节能力提升．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

2.3.3网络损耗动态变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

三、掺氢电力系统低碳目标函数构建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

3.1低碳评价指标选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

3.1.1温室气体排放核算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63

3.1.2环境外部性评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65

3.2低碳目标函数模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．67

3.2.1基于排放强度的目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

3.2.2基于生命周期评价的模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．71

3.2.3综合环境成本最优．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73

四、掺氢电力系统优化调度模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．77

4.1系统元件数学表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．80

4.1.1发电单元效率与排放模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81

4.1.2储能设备约束特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82

4.1.3传输线路损耗计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．86

4.2优化调度模型框架．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．87

4.2.1多目标协调决策．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．90