在全球温室气体减排目标的推动下ღ✿✿,能源系统将发生根本性变革ღ✿✿。鉴于碳中和政策ღ✿✿,预计中国未来将大幅提升氢能和电力在其能源体系中的占比凯发k8国际首页ღ✿✿。然而ღ✿✿,未来的发展轨迹仍充满不确定性ღ✿✿。为了探索氢能和电力不同增长情景对能源格局的潜在影响ღ✿✿,来自清华大学能源与动力工程系的刘培教授及团队采用精心设计的自下而上的CRESOM模型k8凯发官网ღ✿✿,通过全面的情景计算ღ✿✿,揭示了电力和氢能增长对能源供应系统低碳转型的影响ღ✿✿。
该研究采用自下而上的优化模型CRESOM(China Regional Energy Supply System Optimization Model)ღ✿✿,通过三个步骤分析终端电力和氢气使用量增加在能源结构转型中的影响ღ✿✿:(a)假设不同的终端电力和氢气比例ღ✿✿,设定两组不同的情景ღ✿✿;(b)通过优化模型计算相应情景下的能源供应系统规划方案ღ✿✿;(c)比较不同情景下的方案ღ✿✿,确定氢气升级和电气化深化对能源供应系统规划的影响凯发k8国际首页ღ✿✿,实现在既定政策条件下最低成本的能源供应系统规划穿书肤滑娇软糯女配穿书肤滑娇软糯女配ღ✿✿。
通过两组情景计算凯发k8国际首页登录ღ✿✿,研究揭示了电力和氢能增长对能源供应系统低碳转型的影响ღ✿✿,也对未来可能出现的极端情景进行了计算ღ✿✿。揭示了电力和氢能占比过度提升在终端使用环节的影响ღ✿✿,识别出了一些规律ღ✿✿:
在高电力占比情景下ღ✿✿,在高电力占比情景下ღ✿✿,电力替代有效促进了终端减排穿书肤滑娇软糯女配ღ✿✿,进而降低整体碳排放水平ღ✿✿;电气化率的提高促进了更多可再生能源的发展ღ✿✿。此外ღ✿✿,天然气发电以及天然气与CCS相结合发挥着重要作用ღ✿✿,既能提供灵活的调峰能力ღ✿✿,又可满足持续增长的电力需求ღ✿✿。这些方案相较于发展电能储能ღ✿✿、风能和太阳能具有优势ღ✿✿,但成本较高ღ✿✿,且会产生一定的碳排放ღ✿✿。因此凯发k8国际首页ღ✿✿,随着电气化率的提高穿书肤滑娇软糯女配凯发k8旗舰厅agღ✿✿,ღ✿✿,整体碳减排的成本效益会降低ღ✿✿。
在高比例氢能情景下凯发k8国际首页ღ✿✿,根据模型设定ღ✿✿,氢能主要在终端替代电力ღ✿✿,并重点发展绿色制氢方式ღ✿✿。因此会产生一定的电力需求ღ✿✿,抵消整体发电量ღ✿✿,导致随着氢能比例的提高ღ✿✿,发电量略有下降ღ✿✿;氢能主要刺激能源系统内可再生能源发电量的增加ღ✿✿,从而对调峰能力的需求也随之增加ღ✿✿,导致化石燃料电厂的运行小时数提前下降ღ✿✿,储能技术的部署也随之提前凯发k8国际首页ღ✿✿。在地域分布上ღ✿✿,电力和氢能的发电量呈现一定的重叠性ღ✿✿,而储能主要依赖于电力发电ღ✿✿,氢能的储能主要分布在能源需求较高的沿海省份ღ✿✿。
1. 电力和氢气在终端使用阶段的占比不宜过高ღ✿✿,过高的电气化和氢能占比会增加总成本ღ✿✿。未来的政策应优先推动电气化ღ✿✿,并支持氢能作为次要能源发展ღ✿✿。
2. 结合CCS技术发展燃气发电ღ✿✿,对实现碳中和目标具有重要作用ღ✿✿,它能够提供调峰能力穿书肤滑娇软糯女配凯发k8国际首页ღ✿✿,缓解储能压力ღ✿✿,并取代已装机的风能和太阳能ღ✿✿,成为零碳能源ღ✿✿。
但同时ღ✿✿,CRESOM目前的各项功能还存在一些不足ღ✿✿,未来可以在时间精度ღ✿✿、空间分辨率凯发k8国际首页ღ✿✿、基础设施表征以及供热系统的表征等方面开展深入研究ღ✿✿。
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