城市能源系统智慧低碳转型的驱动机制及关键技术

吴建中,赵英汝,贾宏杰

吴建中,英国卡迪夫大学工程学院院长、教授,英国能源研究中心共同主任,国际系统工程协会英国能源系统工作组共同主任,Supergen能源网络中心副主任,中国电工技术学会英国分会主席,应用能源杂志(Applied Energy)副主编。赵英汝,厦门大学能源学院副院长、教授、博士生导师,入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。研究方向为能源系统工程,关注多能互补综合能源系统的建模与优化,综合系统能效、经济、排放等特性,探寻复杂能源系统的最优规划设计与运行决策方案。贾宏杰,天津大学教授、博士生导师,教育部长江学者特聘

城市作为能源消费的主体,聚集了全球50%以上的人口,消耗了80%的一次能源,产生了75%的碳排放。随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,中国能源领域将迎来一次根本性变革。城市能源系统的智慧低碳转型对于中国实现温室气体减排目标,促进经济绿色、高效发展具有重要意义。近年来,在城市能源系统评估分析、优化运行、规划设计、应用实例等领域涌现出大量优秀成果,为加快全球能源互联网建设,推动清洁可再生能源利用提供了理论和技术支撑。

《全球能源互联网》编辑部密切关注研究热点,邀请我们作为特约主编共同策划本专题,以向各位专家读者分享有关城市能源系统智慧低碳转型的驱动机制及关键技术等领域的最新成果,开展对后续研究和应用工作的探讨。

本专题共收录论文10篇,主要涵盖4个方面。系统评估分析方面,英国卡迪夫大学吴建中等建立了含有蒸汽蓄热器的工业蒸汽系统精细化模型,并提出了系统的发电灵活性定义、关键性能指标和基于最优运行模型的灵活性量化方法,通过欧洲某造纸企业的实例分析,评估了蒸汽蓄热器对提高系统灵活性和关键性能指标的作用;厦门大学张尧立等提出并评估了一种特殊的在线水处理技术(SOWTT),通过追踪和计算数台冷水机组的趋近温度、运行效率、年耗电量和二氧化碳减排量评估了SOWTT的应用效果,证明其可大幅提高能源利用效率;东北电力大学张儒峰等对目前存在的城市能源系统韧性评估方法、负荷恢复策略和韧性提升措施进行了综述,为相关研究提供了有益参考 。城市能源系统优化运行方面,天津大学贾宏杰等提出一种考虑用户用电灵活性的社区能源系统双层优化模型,通过上下两层迭代求解,得到使能源运营商和用户均衡受益的解决方案;天津大学穆云飞等提出一种考虑配电网功率约束及可靠供暖的园区蓄热式电采暖双层优化配置方法,可有效降低配电网负荷峰谷差及用电同时率,提升配电网运行安全性及用户供暖可靠性;西电电力系统有限公司熊显智等面向多能互补的综合能源供热系统,结合实时调度模型开展逐时热负荷预测及设备参数优化研究,并结合算例开展经济效益分析。城市能源系统规划设计方面,厦门大学赵英汝等聚焦城市能源系统的规划设计及能耗分析工具,对比分析了代表性商用工具的功能和特性,并结合应用案例进行了适用性分析,为相关工具的开发及应用提供参考;中国科学院城市环境研究所林剑艺等基于历史数据生成极端天气场景,提出融合常规场景与极端天气场景的城市能源规划模型,为易受台风等极端天气影响的沿海城市能源规划提供参考。工程实践方面,清华大学王永真等以苏州市为例,提出基于解释结构模型及层次分析法的工业型城市能源转型综合评价体系,并结合相关模型对2013年至2018年苏州的城市能源转型发展过程进行了综合评价,在此基础上对苏州能源转型发展提出了5点针对性建议;同济大学潘毅群等以上海西虹桥1号能源站为对象开展负荷指标预测研究,通过引入“入住率”等概念与管路计量数据比对,验证了负荷预测在区域供能项目中的重要作用。

上述研究为城市能源系统的智慧低碳转型提供了参考借鉴。衷心感谢各位作者、审稿专家对本专题的支持和广大读者的关注,希望在大家的共同努力下进一步促进相关领域研究和应用工作的持续发展。


吴建中,英国卡迪夫大学工程学院院长、教授,英国能源研究中心共同主任,国际系统工程协会英国能源系统工作组共同主任,Supergen能源网络中心副主任,中国电工技术学会英国分会主席,应用能源杂志(Applied Energy)副主编。主要研究方向为智能电网、综合能源系统、端对端能源网络等。

赵英汝,厦门大学能源学院副院长、教授、博士生导师,入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。研究方向为能源系统工程,关注多能互补综合能源系统的建模与优化,综合系统能效、经济、排放等特性,探寻复杂能源系统的最优规划设计与运行决策方案。具体工作涉及城市能源系统、能源互联网、化工动力多联产、智慧综合能源规划等应用研究。

贾宏杰,天津大学教授、博士生导师,教育部长江学者特聘教授,国家自然科学基金杰出青年基金、国务院特殊津贴获得者。主要从事综合能源系统、电力系统安全性与稳定性、配电系统运行优化、分布式发电与微网、负荷需求响应等领域研究工作。先后发表学术论文400余篇,其中SCI检索100余篇,获30余项发明专利授权。

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