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前沿丨电力行业如何实现低碳化发展?

已有 918 次阅读 2019-6-20 10:37 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述



面向全球气候变化的严峻挑战,发展低碳经济已然成为国际共识。电力行业是国民经济中最大的碳排放部门,发展低碳电力技术,将是推动我国低碳转型、实现电力行业可持续发展的关键战略之一。电力行业如何实现低碳化发展?有哪些关键技术可支撑电力低碳化转型?是当前亟需回答的关键问题。


由清华大学康重庆教授、陈启鑫副教授和夏清教授撰写的《低碳电力系统理论与应用》一书近期由科学出版社出版。该书主要包含六部分内容,分别为:低碳电力技术基本问题、碳捕集电厂专题、碳排放流专题、低碳电力调度专题、低碳电力规划专题、可再生能源消纳专题。该书系统地分析了低碳电力系统的基本特征与关键要素,提出了体系化的低碳电力系统分析理论与方法,为低碳电力技术领域后续的研究工作提供了一个可扩展的理论框架、一个可借鉴的方法体系和一系列可实际应用的研究工具。


《低碳电力系统理论与应用》围绕国际上的学术前沿与工程实践中的重大需求,针对低碳电力系统的各个技术难题进行了深入研究,具体涉及碳排放的定量计算分析、发电侧的碳捕集电厂运行、网络侧的碳排放流理论、业务层的低碳电力调度与低碳电力规划,以及应用层的低碳技术促进清洁能源消纳等研究主题,由点到面地形成了完善的理论体系。同时,结合我国电力行业低碳化发展的工程化需求,提出了面向低碳电力系统实际工程问题的相关解决方案。


作者首先厘清了低碳电力技术的研究框架,构建了低碳电力系统的基本概念体系,分析了电力系统发、输、配、用不同环节之间的低碳互动机制与关联关系,提出了面向不同环节的碳排放计算方法;构建了电力系统低碳水平的综合评价体系,将电力系统的低碳视角从传统的发电环节扩展到电网环节、用户环节,拓展了电力系统减排的途径与技术。


围绕备受关注的碳捕集与封存技术,作者对碳捕集电厂的运行机理进行了细致的分析和基础性建模,研究了碳捕集电厂电碳协调的灵活运行方法与控制技术,提出了碳捕集电厂参与电力市场与碳市场的优化决策技术,为更加优化地运营碳捕集电厂、更加全面地认识碳捕集电厂的成本效益提供了理论模型与分析工具。


将网络分析技术引入碳排放的分析中,作者提出了电力系统碳排放流的基本概念,构建了电力网络碳排放流的理论体系与一般化分析方法,并将其拓展到不同形式的电力交易之中,从而可以对电力交易行为的碳排放流动关系进行精准测算。碳排放流分析理论为低碳电力系统带来了全新的视角,同时也可支撑低碳电力系统的规划与运行。


针对电力系统的调度和规划两大关键业务,作者提出了面向低碳目标的新型电力调度生产模式,构建了低碳电力调度的优化决策数学模型,挖掘了碳捕集电厂在电力系统运行中的低碳效益,并将碳排放流理论应用于电网的优化调度之中;建立了面向低碳目标的新型电源规划模型,可勾勒出电力系统未来的低碳减排路径。


此外,作者深入研讨了低碳电力技术促进高比例可再生能源消纳的技术路径,研究了碳捕集电厂与风电的协调运行模式,构建了可灵活运行的电热集成系统,提出了促进可再生能源消纳的输电网规划新方法,挖掘了电源与电网之间、不同能源系统之间的协同效益。


低碳电力系统理论与应用是作者在低碳电力系统领域10余年研究成果的总结,通过多学科的交叉融合,提出了新的研究工具与分析方法,并针对实践探索提炼了有价值的理论成果,实现了“理论-方法-工具”三者之间的紧密互动与融合。低碳经济时代,电力行业面临外部环境与内在发展模式的重要转变。希望本书能够起到抛砖引玉的作用,为电力系统的研究人员提供一些参考,推动我国低碳电力系统的研究成果与工程实践向更高的水平发展。


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作者介绍


康重庆 清华大学电机系教授、系主任,清华大学能源互联网研究院院长,国家杰出青年基金获得者,国家“万人计划”科技创新领军人才,IEEE Fellow,主要研究方向包括电力系统规划、低碳电力技术、能源互联网、可再生能源、电力经济等。


陈启鑫 清华大学电机系长聘副教授、博士生导师,清华大学能源互联网研究院副院长,国家优秀青年基金获得者,国家“万人计划”青年拔尖人才,MIT TR35获得者,主要研究方向包括电力市场、低碳电力技术、电力系统调度、能源互联网、大数据技术等。


夏清 清华大学电机系教授、博士生导师,清华大学学位委员会电机系分委会主席,主要研究方向包括能源经济、能源战略、能源互联网、电力体制改革、电力市场、电力经济等。



本文摘编自康重庆,陈启鑫,夏清著《低碳电力系统理论与应用》文前及第一章,内容有删减。


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低碳电力系统理论与应用

康重庆 陈启鑫 夏清 著

责任编辑:刘宝莉

北京:科学出版社 2019

(本期编辑:安 静)


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1 杨正瓴

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