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可再生能源合成绿氨研究进展及氢-氨储运经济性分析

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化工进展 2024年第1期43卷 376-389页

作者：曾悦王月张学瑞宋玺文夏博文陈梓颀中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

可再生能源和氢能产业快速发展,氨作为储氢介质,因其能发挥长时储氢和长距离运氢的作用,受到广泛关注。化石燃料制氢合成氨工艺成熟,但二氧化碳排放强度大。绿氨以可再生能源电解制氢作为氢源,具有减少合成氨产业碳排放、消纳风光等可... 详细信息

可再生能源和氢能产业快速发展,氨作为储氢介质,因其能发挥长时储氢和长距离运氢的作用,受到广泛关注。化石燃料制氢合成氨工艺成熟,但二氧化碳排放强度大。绿氨以可再生能源电解制氢作为氢源,具有减少合成氨产业碳排放、消纳风光等可再生能源、充当储氢载体易于储运等优势,在碳达峰碳中和的目标下,开发绿氨合成工艺具有重要意义。本文总结了工业Haber-Bosch法合成氨、电化学、光催化、等离子体和化学链合成氨取得的研究进展及面临的挑战,阐述了可再生能源电解制氢合成氨工艺的技术路线和发展现状,对比了煤制灰氨和可再生能源制绿氨工艺的技术经济可行性,分析了电价、电解制氢能耗等因素对电解制氢合成氨成本的影响,论述了分别以氨为载体储氢和储存液氢的成本构成,研究了分别以氨为载体运氢和运输气氢的成本,提出了对绿氢合成绿氨、以绿氨为载体储运氢产业发展的思考。

关键词：合成氨可再生能源氨储运绿氨经济性

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二氧化碳捕集技术研究和工程示范进展

化工进展 2024年第6期43卷 2901-2914页

作者：刘克峰刘陶然蔡勇胡雪生董卫刚周华群高飞中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

捕集、封存(CCS)/捕集、利用和封存(CCUS)技术是缓解日趋严重气候问题的有效措施,其中CO_(2)捕集是CCS/CCUS技术中的关键环节。经过多年发展,以乙醇胺为代表以及在此基础上发展起来的多氨基胺、位阻胺、离子液体等化学胺吸收碳捕集技术... 详细信息

捕集、封存(CCS)/捕集、利用和封存(CCUS)技术是缓解日趋严重气候问题的有效措施,其中CO_(2)捕集是CCS/CCUS技术中的关键环节。经过多年发展,以乙醇胺为代表以及在此基础上发展起来的多氨基胺、位阻胺、离子液体等化学胺吸收碳捕集技术逐渐成熟,此类技术已开展或正在进行大型试验或工业示范。科研机构已经完成了技术评审(TR)的关键节点验证,积累了丰富的经验。本文结合具体案例简要介绍了包括燃烧前、富氧燃烧、化学链燃烧和燃烧后捕集技术的进展情况,分析了各类技术目前存在的主要问题,并提出了影响CO_(2)捕集技术大范围推广的关键因素。捕集能耗高、设备投资和维护成本高、产生的废弃物量大是影响捕集成本的主要因素。此外,捕集的CO_(2)主要还是用于驱油和埋存,尚不成熟的CO_(2)化工转化技术生产的产品竞争力比较弱。

关键词：二氧化碳捕集放大吸收吸附工程示范

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Fe原位改性小晶粒Silicalite-1分子筛催化醛氨缩合性能研究

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燃料化学学报（中英文） 2024年第9期52卷 1280-1289页

作者：陶金泉贾亦静白天瑜黄文斌崔岩周亚松魏强中国石油大学(北京) 北京102206 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

吡啶及其衍生物统称为吡啶碱,其广泛应用于农药、医药等领域。Chichibabin醛氨缩合反应是目前工业制取吡啶碱最广泛的路线。目前,使用最广泛的ZSM-5分子筛受制于硅铝骨架结构的不稳定性,高活性反应周期较短(5 h),针对这一问题,本研究选... 详细信息

吡啶及其衍生物统称为吡啶碱,其广泛应用于农药、医药等领域。Chichibabin醛氨缩合反应是目前工业制取吡啶碱最广泛的路线。目前,使用最广泛的ZSM-5分子筛受制于硅铝骨架结构的不稳定性,高活性反应周期较短(5 h),针对这一问题,本研究选用热稳定性、水热稳定性优异的Silicalite-1分子筛,使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为胶体分散剂,在水热合成分子筛的过程中向骨架中引入Fe,结合XRD、SEM、TG、BET、NH3-TPD、Py-FTIR等表征方法探究了晶化条件对Silicalite-1分子筛结晶度、孔结构和酸性质的影响。实验结果表明,在晶种投入量15%、PVP添加量3.75%时产品相对结晶度达到最高(103%),粒径约为200 nm。改性后的Silicalite-1具有更丰富的酸位点,醛氨缩合反应的初始活性由66%增加至85%,在反应进行15 h后,原料转化率和吡啶碱收率分别保持在66%和40%以上。研究提出的原位改性Silicalite-1分子筛策略极大扩宽了纯硅沸石在酸催化领域的应用,具有显著的科研价值和工业化潜力。

关键词： Silicalite-1分子筛原位改性水热法催化剂醛氨缩合反应

基于直流电压动态修正的柔性多状态开关自适应下垂控制

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高电压技术 2024年第6期50卷 2673-2681页

作者：马文忠刘晓丽王玉生孟繁丞刘星宇李佳慧中国石油大学(华东)新能源学院青岛266580 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083

为了满足配电网的多种互联需求,柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)已衍生出多种互联应用的技术形态,多端FMSS与双端FMSS相比更具经济性和可靠性,已成为研究热点。传统下垂控制通过改变直流侧电压实现不平衡功率的消纳,... 详细信息

为了满足配电网的多种互联需求,柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)已衍生出多种互联应用的技术形态,多端FMSS与双端FMSS相比更具经济性和可靠性,已成为研究热点。传统下垂控制通过改变直流侧电压实现不平衡功率的消纳,但直流侧电压的偏离会影响系统安全可靠运行。针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的多端FMSS系统,提出了一种改进型下垂控制策略,根据换流器消纳的有功功率实时动态改变直流电压的参考值和下垂增益,实现了直流电压的无偏差运行,既能避免换流站过载,又能解决不平衡功率消纳引起的电压偏离问题,提高了系统的稳定性。另外,由于MMC自身结构特性和PI参数整定困难,将传统的电流内环改为模型预测控制,并采用典型的二阶Runge-Kutta法对状态方程进行离散化,提高了控制精度。最后基于MATLAB/Simulink仿真软件搭建了四端FMSS系统模型,验证了所提控制策略的可行性与有效性。

关键词：柔性多状态开关(FMSS) 模块化多电平换流器(MMC) 直流电压动态修正自适应下垂控制改进型下垂控制协同优化控制

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四川盆地东部上石炭统黄龙组规模储层形成主控因素与发育模式

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天然气工业 2024年第2期44卷 40-51页

作者：杨威李德江魏国齐刘满仓董才源武雪琼中国石油勘探开发研究院中国石油天然气集团有限公司天然气成藏与开发重点实验室

石炭系黄龙组是四川盆地东部地区(以下简称川东地区)重要的天然气产层之一,石炭系储层是控制气藏发育的关键因素。为了深入评价川东地区黄龙组储层,拓展勘探新领域,寻找接替区,在前人研究的基础上,应用大量钻井、岩心、露头和分析化验... 详细信息

石炭系黄龙组是四川盆地东部地区(以下简称川东地区)重要的天然气产层之一,石炭系储层是控制气藏发育的关键因素。为了深入评价川东地区黄龙组储层,拓展勘探新领域,寻找接替区,在前人研究的基础上,应用大量钻井、岩心、露头和分析化验等资料,系统研究了黄龙组储层发育的主控因素和发育模式,并预测规模储层的展布。研究结果表明:(1)黄龙组储集岩主要为颗粒白云岩、角砾白云岩和晶粒白云岩,储集空间主要为晶间孔/晶间溶孔、粒间溶孔/粒内溶孔、溶洞和裂缝,颗粒滩为有利储集体,裂缝-溶蚀孔洞型储层质量好;(2)储层发育主要受乐山—龙女寺古隆起和开江古隆起、沉积作用及成岩作用的共同控制,古隆起控制颗粒滩分布和准同生期成岩作用,是规模成储的基础,准同生期白云石化作用、层间岩溶和风化壳岩溶作用的叠加是形成规模储层的关键,喜马拉雅构造运动产生大量构造裂缝,提高了储层的渗滤性和规模性;(3)一定厚度和较大面积的Ⅰ—Ⅲ类储层可形成规模储层区,对5个规模储层发育区进行了评价,已发现气藏主要分布在这5个区域的背斜构造部位。结论认为,川东地区石炭系仍有较大的天然气勘探开发潜力,向斜区发育大面积的规模储层,是下一步天然气增储上产的重要方向。

关键词：川东地区石炭系黄龙组规模储层主控因素储层展布演化模式天然气勘探

塔里木盆地富满断控破碎体油藏储集类型特征与注水替油效果

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石油与天然气地质 2024年第2期45卷 542-552页

作者：江同文邓兴梁曹鹏常少英中国石油天然气股份有限公司北京100007 中国石油塔里木油田公司新疆库尔勒841000 中国石油杭州地质研究院浙江杭州310023

塔里木盆地走滑断裂控制的超深油气藏是近年来中国油气勘探开发最重要领域之一,但目前该类型油藏的储集空间类型并不清楚,不同储集空间类型与注水效果关系不明确,严重制约了富满油田的高效开发。在充分分析野外露头、岩心、成像测井以... 详细信息

塔里木盆地走滑断裂控制的超深油气藏是近年来中国油气勘探开发最重要领域之一,但目前该类型油藏的储集空间类型并不清楚,不同储集空间类型与注水效果关系不明确,严重制约了富满油田的高效开发。在充分分析野外露头、岩心、成像测井以及动态监测资料的基础上,系统剖析了断控破碎体的3种主要储集空间类型及其与注水效果的关系。提出了断控破碎体的概念,指出富满油田主要为断控破碎体油藏,研究结果表明:①断裂空腔型储集体主要分布在断裂带的核部,由断层滑动面产状变化引发内部体积调整形成了“空腔”型洞穴。埋藏条件下的储集空间相对较为封闭,内部孔隙空间较大,注水后原油置换率较高,部分油井动用储量的注水采收率可高达93%。②角砾间孔隙型储集体主要分布在断裂带的核部,由相邻的角砾相互支撑而形成角砾间不规则储集空间类型。该类储集体分布较为均匀,孔隙度中等,单位压降下的产液量较高,但是由于储集空间内部连接并不通畅,注水后置换率较低,需要研究探索构建立体结构井网来提高开发效果。③构造裂缝型储集体主要分布在断裂带的损伤带和过程带,在断层带的两侧和端部发育形成一定宽度的裂缝带。裂缝带周边也会发育少量孔隙,部分区域会形成一定的渗流优势通道,因此注入水的流失量较大,注水效果相对于断裂空腔型储集体较差。研究成果支撑了富满油田上产原油350×10^(4) t,可助推注水开发方案和提高采收率方案的优化,对同类型油藏高效开发具有重要的借鉴意义。

关键词：储集空间类型注水开发碳酸盐岩断控破碎体富满油田塔里木盆地

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基于SAC的炼厂原油储运调度方法

化工进展 2024年第3期43卷 1167-1177页

作者：马楠李洪奇刘华林杨磊中国石油大学(北京)信息科学与工程学院北京102249 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083 中国石油天然气股份有限公司油气业务链优化重点实验室北京100083

目前对于炼厂原油储运调度决策的研究大多采用基于数学规划的静态调度方案,求解时间较长并且无法针对环境的变化进行实时高效的储运调度优化。为此,本文结合深度强化学习算法建立了考虑炼厂生产约束的原油资源储运动态实时调度决策算法... 详细信息

目前对于炼厂原油储运调度决策的研究大多采用基于数学规划的静态调度方案,求解时间较长并且无法针对环境的变化进行实时高效的储运调度优化。为此,本文结合深度强化学习算法建立了考虑炼厂生产约束的原油资源储运动态实时调度决策算法。该算法首先将炼厂原油资源调度问题转换为马尔可夫决策过程,其次提出了一种基于软演员-评论家(soft actor-critic,SAC)的深度强化学习算法来同时确定调度过程中的传输目标等离散决策以及传输速度等连续决策。结果表明,算法学习到的策略可行性较好,与基线算法相比,油轮在港时间、调度方案事件数量、加工计划执行率等重要指标方面均得到了较好的效果,在求解时间方面大幅提升至毫秒级,并有效控制随机事件对整体决策的影响范围。该算法可为沿海炼厂原油储运调度快速决策提供新的思路。

关键词：炼厂原油储运资源调度深度强化学习软演员-评论家

基于MMC的分布式储能系统及其快速SOC均衡控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第16期52卷 1-11页

作者：马文忠孙伟王玉生张文艳李恒硕朱亚恒中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083

提高基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的分布式储能系统(distributed energy storage systems,DESS)的能量利用率,解决储能子模块(energy sub-module,ESM)荷电状态(state of charge,SOC)均衡问题至关重要。针对现有的SOC均衡控制策略的不足,提出内外分层的快速SOC均衡控制策略。外层针对桥臂间或相间的SOC差异,通过改进MMC模型预测控制(model predictive predictive control,MPC),配合自适应均衡系数,快速调整功率差额。内层引入自适应虚拟电阻法,根据ESM的SOC情况确定主导ESM,自适应调节各单元的虚拟电阻,产生相应的电压梯度,结合MMC排序算法使ESM按照各自SOC进行功率分配,从而实现ESM的SOC快速均衡,提高DESS能量利用率。通过在Matlab/Simulink构建仿真模型,证明了所提控制策略的有效性和可行性。

关键词：模块化多电平换流器分布式储能系统模型预测控制荷电状态虚拟电阻

考虑SOC的混合储能功率分配与自适应虚拟惯性控制

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电力系统保护与控制 2024年第5期52卷 83-93页

作者：马文忠王立博王玉生万蓉蓉王昕睿王嘉星中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 中国石油天然气股份有限公司规划总院北京100083

电力电子化的直流配电网存在低惯性问题,不利于系统稳定运行。混合储能设备可向电网提供虚拟惯性,但不同类型的储能之间存在功率协调问题,并且储能的荷电状态(state of charge, SOC)对虚拟惯性的调节也有约束作用。针对上述问题,提出了... 详细信息

电力电子化的直流配电网存在低惯性问题,不利于系统稳定运行。混合储能设备可向电网提供虚拟惯性,但不同类型的储能之间存在功率协调问题,并且储能的荷电状态(state of charge, SOC)对虚拟惯性的调节也有约束作用。针对上述问题,提出了一种自适应时间常数的分频控制策略,时间常数根据混合储能系统(hybridenergy storage system, HESS)的SOC而动态调整以改变功率分配。首先,通过分析储能SOC与虚拟惯性的关系,并考虑储能充放电极限问题,研究兼顾SOC、电压变化率以及电压幅值的自适应虚拟惯性控制策略,提高系统惯性。然后,建立控制系统的小信号模型,分析虚拟惯性系数对系统的影响。最后,基于Matlab/Simulink搭建直流配电网仿真模型,验证了所提控制策略能合理分配HESS功率,提高超级电容器利用率,改善直流电压与功率稳定性。

关键词：直流配电网混合储能功率分配荷电状态虚拟惯性