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构建高弹性城市能源系统的关键技术

电力建设 2023年第5期44卷 1-12页

作者：闫泽辉李更丰任彦哲西安交通大学电气工程学院西安市710049

城市能源系统结构复杂且脆弱,容易受到极端事件的影响,“高弹性”成为城市能源系统建设新目标。首先,剖析高弹性城市能源系统建设面临的“结构脆弱环境恶化协调不足恢复复杂”四大难题,明确高弹性城市能源系统的研究边界,分析“弹性城... 详细信息

城市能源系统结构复杂且脆弱,容易受到极端事件的影响,“高弹性”成为城市能源系统建设新目标。首先,剖析高弹性城市能源系统建设面临的“结构脆弱环境恶化协调不足恢复复杂”四大难题,明确高弹性城市能源系统的研究边界,分析“弹性城市”面临的自然灾害、环境恶化、人为干预三类威胁,总结能源结构优化带来风险、多能流网架协调复杂和信息物理通信安全存在威胁的三个典型特征;其次,按照“物理信息应用”三个层面提出建设高弹性城市能源系统的九类关键技术,分别阐述各类技术的发展现状,讨论其主要特征;最后,从物理层、信息层和应用层分别对高弹性城市能源系统的未来研究与发展路径进行了展望,为逐步建立智慧能源网络、智能控制系统以及安全供需体系,完善城市能源风险应急管控措施,加强城市能源供应保障,强化重要能源设施,增强能源网络安全防护提出建议。

关键词：极端事件城市能源系统关键技术能源安全信息物理融合

城市能源系统规划与用地规划的耦合关系研究概述

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林业科技情报 2018年第1期50卷 58-60页

作者：姚飞杨萌袁野黑龙江省林业设计研究院中国市政工程中南设计研究总院有限公司河北工业大学能源与环境工程学院

城市化发展给区域能源技术的实践和当地可再生能源的利用提供了机遇。本文对城市能源系统规划与用地规划耦合的相关研究现状进行综述,并提出了对未来研究的展望。

关键词：城市能源系统能源规划用地规划耦合关系研究概述

城市能源系统的体现能过程解析——以北京市为例

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能源科学发展（中英文版） 2013年第3期1卷 22-30页

作者：张力小冯悦怡胡秋红北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

与末端能源消费计量不同，体现能分析能够系统核算区域经济系统中的直接和间接能耗。本研究以北京市为例，运用投入产出分析方法对1987-2007年城市经济过程中的体现能耗（包括直接能耗和间接能耗）进行系统核算。结果表明：1987-2007年... 详细信息

与末端能源消费计量不同，体现能分析能够系统核算区域经济系统中的直接和间接能耗。本研究以北京市为例，运用投入产出分析方法对1987-2007年城市经济过程中的体现能耗（包括直接能耗和间接能耗）进行系统核算。结果表明：1987-2007年间，北京市能源消费呈现快速增长趋势，直接能耗从2003．13增至5279．81万tce，体现能耗从3885．87增至20620．48万tce，能耗强度呈现下降趋势，但下降的速度逐渐减缓；北京市能耗体现结构发生重大变化，直接能耗所占比重越来越小，间接能耗所起作用越来越明显，而且主要的能耗部门逐渐转向具有低直接能耗、高间接能耗特征的产业部门，如建筑业、服务业和电子通信设备制造业等；产业部门直接与间接能耗的结构性差异，说明传统的基于末端能源消费的管理策略在城市尺度上可能会失效，需要转变能源管理理念，采用末端技术节能与源头消费控制相结合、多产业部门协同调控是未来城市节能减排工作的新思路。

关键词：城市能源系统投入产出模型体现能节能减排

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城市能源系统规划设计及能耗分析工具综述

全球能源互联网 2021年第2期4卷 163-177页

作者：谢珊贾跃龙白雪涛张智慧王舒仰郑徐跃赵英汝厦门大学能源学院福建省厦门市361102 国网能源研究院有限公司北京市昌平区102200 国网上海能源互联网研究院有限公司上海市浦东新区201210 福建省政府投资项目评审中心福建省福州市350000

近年来,随着全球经济快速发展和城镇化加速,城市能耗及排放持续增长,面临严峻的资源短缺和环境污染问题。为满足城市居民多样化的能源需求,以及能源系统安全高效、清洁低碳的转型要求,城市能源系统应运而生,并迅速成为能源领域的研究热... 详细信息

近年来,随着全球经济快速发展和城镇化加速,城市能耗及排放持续增长,面临严峻的资源短缺和环境污染问题。为满足城市居民多样化的能源需求,以及能源系统安全高效、清洁低碳的转型要求,城市能源系统应运而生,并迅速成为能源领域的研究热点。针对城市能源系统的规划设计及能耗分析,各国研究学者已经开发了一系列相关工具,然而各类工具的开发目的及开发者专业背景存在差异,其适用场景不尽相同,且模型的时间和空间颗粒度也存在较大差异。通过聚焦城市能源系统的规划设计及能耗分析工具,分别选取对比典型商用工具的功能和特性,并结合应用案例对工具的适用性进行分析,为相关工具的后续开发及应用提供参考。

关键词：城市能源系统分析工具规划设计能耗分析

考虑电-气-热-交通相互依存的城市能源系统韧性评估与提升方法

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电工技术学报 2023年第22期38卷 6133-6149页

作者：陶然赵冬梅徐辰宇林楚杰夏轩华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 国网绍兴供电公司绍兴312000

能源转型背景下,城市能源系统得到了快速发展。当高影响、低概率的极端事件发生时,城市能源系统可能因为各子系统间的相互依存关系而承受更大风险。针对此问题,该文提出考虑电-气-热-交通相互依存的城市能源系统韧性评估与提升方法。首... 详细信息

能源转型背景下,城市能源系统得到了快速发展。当高影响、低概率的极端事件发生时,城市能源系统可能因为各子系统间的相互依存关系而承受更大风险。针对此问题,该文提出考虑电-气-热-交通相互依存的城市能源系统韧性评估与提升方法。首先,针对极端事件的发生全过程,提出包含整体性和针对性两个角度的多维韧性评估指标;然后,建立电、气、热、交通各子系统及耦合元件的模型;进而,为实现系统韧性的提升,提出采用发电车紧急供电、维修人员调度、拓扑重构等措施,以及考虑建筑物热惯性的协同优化模型;最后,在一个92节点的电-气-热-交通融合系统中进行算例分析。结果表明,所提的韧性评估指标能全面地反映系统在各个阶段的性能;所提的韧性提升方法可以协调各子系统间的措施与设备,实现系统性能的维持与恢复。

关键词：城市能源系统韧性评估提升相互依存

面向韧性的城市能源系统安全规则提取及优化运行

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电力系统自动化 2023年第12期47卷 1-8页

作者：黄武靖司方远张宁窦真兰康重庆电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市100084 国网上海市电力公司上海市200023

城市能源系统不仅需要具备高可靠性以应对小规模、大概率的日常故障事件,还需要具备高韧性以应对大规模、小概率的极端灾害事件。随着跨能源形式耦合以及电力电子化程度的不断提高,城市能源系统有望通过协调跨系统能量转移和海量电力电... 详细信息

城市能源系统不仅需要具备高可靠性以应对小规模、大概率的日常故障事件,还需要具备高韧性以应对大规模、小概率的极端灾害事件。随着跨能源形式耦合以及电力电子化程度的不断提高,城市能源系统有望通过协调跨系统能量转移和海量电力电子设备快速调节提升系统韧性。首先,文中提出了极端灾害事件下城市能源系统两阶段韧性运行模型,综合考虑了电力电子设备快动态特性和多能源网络慢动态特性的建模与协调。其次,针对韧性模型存在多约束、求解复杂度高等问题,提出了基于稀疏权重斜决策树理论的数据驱动城市能源系统安全规则提取方法,将复杂的韧性模型转化为少量的混合整数线性约束,即安全规则,并内嵌至系统正常运行模型。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性及其相较于传统模型驱动方法在计算效率上的优势。

关键词：城市能源系统综合能源系统弹性优化运行安全规则能量枢纽多能源网络

“双碳”目标下城市能源系统的形态结构和发展路径

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电力系统自动化 2022年第17期46卷 3-15页

作者：别朝红任彦哲李更丰闫泽辉王昀孙思源西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049

随着“双碳”目标的提出,能源行业已经成为绿色低碳转型发展的中心环节和碳减排的核心。作为综合能源系统中承上启下的关键一环,城市能源系统(UES)的生产、传输和消费环节正在发生深刻的变化,分别体现为分布式能源大规模接入、电力电子... 详细信息

随着“双碳”目标的提出,能源行业已经成为绿色低碳转型发展的中心环节和碳减排的核心。作为综合能源系统中承上启下的关键一环,城市能源系统(UES)的生产、传输和消费环节正在发生深刻的变化,分别体现为分布式能源大规模接入、电力电子设备广泛应用和可控负荷推广使用。从UES的形态结构出发,剖析了UES源荷界限模糊、网络潮流双向化的多能耦合的功能结构和层级分布的空间结构,阐明了UES开放互联互惠、能源交通一体化发展和信息物理高度融合的典型特征;进而详细讨论了UES协同规划和优化运行两个关键问题;最后,从一次能源供给、二次能源转换、终端能源消费和碳移除等4个环节对UES的发展路径进行了展望。

关键词：城市能源系统多能耦合层级分布协同规划优化运行发展路径

智慧城市能源系统迈向碳中和的典型路径研究――以澳门特别行政区为例

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中国科学院院刊 2022年第11期37卷 1650-1663页

作者：宋永华张洪财陈戈澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室中国澳门999078

“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”这一国家战略目标,不仅体现了我国作为世界大国的担当,也符合我国经济产业结构转型的需要。城市在我国人口、能源消耗、碳排放中均占据主导地位,是我国实现碳达峰、... 详细信息

“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”这一国家战略目标,不仅体现了我国作为世界大国的担当,也符合我国经济产业结构转型的需要。城市在我国人口、能源消耗、碳排放中均占据主导地位,是我国实现碳达峰、碳中和的主战场。文章首先指出城市能源系统在推进国家“双碳”目标中的重要角色及其面临的重要挑战。然后,以澳门为例分析城市能源消费、碳排放的基本特征。最后,提出“推广需求侧管理为主、利用分布式清洁能源为辅、主动外购绿电为补充、发展智能化技术为支撑”的城市实现碳中和的技术路径,为推动我国城市碳中和进程提供参考依据。

关键词：碳达峰碳中和城市能源系统发展路径

德国城市能源系统碳中和发展综述:现状、挑战及创新

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电力系统自动化 2022年第17期46卷 167-175页

作者：刘隽琦赵琳廖宇刘友波德国华人新能源协会法兰克福60311德国四川大学电气工程学院四川省成都市610065

德国的能源转型与碳中和发展,从系统规划,到技术和商业模式创新,再到市场化推广和安全有效的系统化运行,具有技术扎实、转化率高、多方共赢和可持续模式的特点。文中从实际验证和可持续模式构建及推广角度出发,针对政策环境、创新技术... 详细信息

德国的能源转型与碳中和发展,从系统规划,到技术和商业模式创新,再到市场化推广和安全有效的系统化运行,具有技术扎实、转化率高、多方共赢和可持续模式的特点。文中从实际验证和可持续模式构建及推广角度出发,针对政策环境、创新技术应用和新型市场商业模式3个维度,对德国城市能源体系中的电力系统、供热系统、建筑能源、交通能源等主要组成领域的发展过程及现状和主要挑战进行深入分析,并总结了各领域关键技术和商业模式创新及落地实践。在此基础上,评估了德国碳中和战略中政策、技术和市场模式有效的匹配和互动,从而实现安全、高效可复制、可持续的多方共赢模式。

关键词：碳达峰碳中和城市能源系统综合能源系统能源互联网多能互补虚拟电厂