氢赋能零碳能源系统设计与优化研究进展

摘要

氢电互补是实现我国“双碳”目标的必然之路，然而氢能引入综合能源系统后，氢、电、冷、热、可再生等多种能源耦合使得零碳能源系统结构设计、运行优化以及控制的复杂性大幅增加。西安交通大学管晓宏教授团队在国家“双碳”目标指引下，在零碳能源系统结构设计、面向零碳运行的优化方法、能碳协同管控技术3个方面取得了开创性成果。首先，设计了氢赋能零碳能源系统供-储-需协同的新结构，提出了氢赋能零碳能源系统规划方法，支撑了百余个建筑或工业园区，数据中心等用能场景的零碳能源系统的最优规划。其次，针对能源系统中存在的供需随机特性以及跨时间尺度差异问题，从计算架构、不确定性建模与动态调度机制切入，提出了一系列创新性运行优化和能碳管理方法，在国际学术前沿取得了系列开创性成果。最后，开发了高效协同、适时交互的智能感知-弹性通信-自主计算-协同优化一体化平台，应用于榆林零碳分布式能源中心，实现系统年化运行成本降低超36%,将每吨标煤能耗碳排放降低至0.19 t,引领了能源系统的绿色化、智慧化发展。未来，氢赋能零碳能源系统在结构设计、运行优化和协同管控3个方向上仍需探索，其技术突破与工程落地将会是能源行业绿色变革的关键。

关键词

零碳能源系统 / 氢能 / 结构设计 / 运行优化 / 能碳管理

基金资助

国家自然科学基金资助项目(62192755,62192752,623B2083)