间歇性低品位能源的动态协同消纳机制及多周期优化设计和调度方法

基本信息
批准号:21878240
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:刘永忠
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:康丽霞,黄贤坤,吕海潮,蒋迎花,陈康,麻晨露,王韬翔,王靖
关键词:
超结构建模系统优化过程综合多目标优化过程集成
结项摘要

In order to implement the sustainable energy development strategy, it is imperative to construct a safe and cost-efficient energy infrastructure in a clean and low-carbon manner. Renewable energy consumption and low-grade heat recovery are the bottlenecks in optimizing energy structures and improving efficiencies of energy utilization. In view of the synergetic consumption of the intermittent renewable energy and low-grade thermal energy, hydrogen will be taken as the core of energy conversion and storage, and a method to construct multi-energy systems (MES) that couple the energy chemical systems with renewable energy systems will be proposed through process synthesis and process integration. In this project, the optimization strategy of coordinating the consumption of the low-grade thermal energy and intermittent renewable energy with the multi-period hydrogen demand in energy chemical systems will be investigated. On the basis of characteristics of exogenous and endogenous uncertainties, methods for optimal design of the MES will be proposed. A multi-period and multi-stage dynamic optimization method for the MES will be established based on the interactive behaviors of period partitioning and uncertainties at multi-time scales, which features considering design and operation simultaneously. To maximize the waste heat recovery and the renewable energy consumption, the multi-period and multi-objective scheduling methods for the MES will be proposed. The interactive mechanism between the intermittent renewable energy and the low-grade heat recovery in the MES is illustrated. Through the efforts of this project, a novel method of process integration and process optimization for system structures and optimal operations of the MES will be established.

清洁低碳和安全高效是可持续能源发展战略的核心。可再生能源消纳和低品位热能回收是优化能源结构和提高能源利用率的瓶颈。针对间歇性可再生能源与低品位热能的协同消纳问题,本项目以氢气为能源转换和储能介质核心,通过过程综合和过程集成,探索可再生能源系统与能源化工系统集成的多能耦合系统构建方法,研究低品位热能和可再生能源的协同消纳过程与能源化工系统多周期氢气需求协调的优化策略;基于内部和外部不确定性因素的特性,研究多能耦合系统优化设计方法;基于储能系统多时间尺度子周期划分与多时间尺度不确定性因素的耦合特性,建立多能耦合系统“设计—操作”一体化的“多周期—多阶段”动态优化方法;以余热回收和可再生能源消纳最大化为目标,构建多能耦合系统的“多周期—多目标”优化调度方法,阐明多能耦合系统中间歇性可再生能源与低品位热能协同消纳的互动机制。本项目为多能耦合系统的系统结构和操作运行优化提供过程集成和过程优化新方法。

项目摘要

针对能源化工系统中可再生能源与低品位余热回收协同高效利用的问题,本项目围绕多种能源的“转换-储能-应用”多能耦合系统构建方法,在能源化工与可再生能源集成的多能耦合系统构建、不确定性条件下多能耦合系统的优化设计方法、多热源余热回收的多周期优化设计方法和可再生能源与低品位能源的协同消纳机制等四方面展开研究工作,深入系统地研究了多能耦合系统的系统结构、系统模型、系统特性和系统优化及方法,并阐明了间歇性可再生能源与低品位热能协同消纳的互动耦合机制。本项目研究成果不仅可为可再生能源和化石能源的多元能源系统结构优化和操作运行优化提供过程综合和过程集成理论分析方法和分析工具,而且也在化工系统工程领域丰富了可再生能源与传统化石能源协同高效利用的内涵,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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