零碳智慧能源系统与能源革命-西安交通大学管晓宏_41页_12mb

零碳智慧能源系统与能源革命总结

核心内容

零碳智慧能源系统是应对全球能源和环境危机的重要解决方案，尤其在实现碳达峰、碳中和目标方面具有关键作用。随着5G及未来无线通信系统的快速发展，其高能耗特性对能源电力系统提出了更高要求，亟需通过节能减碳和分布式绿能供需平衡来实现零碳供能。

主要观点

• 传统能源模式不可持续：当前人类社会主要依赖化石能源的能耗模式已难以为继，必须推动能源电力系统的清洁化和绿色化。
• 中国碳中和承诺：中国政府承诺力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，强调创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念。
• 可再生能源挑战：高比例可再生能源接入电网面临实时供需平衡、储能技术不足、系统复杂性等挑战。
• 5G基站节能优化：通过设备级节能和整体协同优化，可有效降低基站运行成本与能耗，实现节能降本目标。
• 氢能技术应用：氢能作为二次能源，在实现零碳供能中发挥重要作用，尤其在分布式能源系统中，可与光伏、地热等能源协同，提升系统可靠性与经济性。
• 零碳智慧能源站：榆林零碳智慧能源站示范项目实现了“零碳-经济性”双示范，为零碳园区建设提供了技术路径。

关键信息

能源系统优化方法

• 需求端节能：采用设备级节能和整体协同优化，结合数据与机理融合的强化学习决策方法，实现多尺度耦合下的系统优化。
• 多能协同：包括光伏供电、氢能制备与利用、燃料电池供电供热、地源热泵、浅层地热井、储冷储热系统等，实现冷热电联供和多能互补。
• 信息物理融合系统：构建包含智能感知、弹性通信、自主计算和协同优化的控制系统，提升能源系统的智能化水平。

实测结果

• 弗里堡站：运行成本降低13.1%，用电量减少8.91%，碳减排10.54%。
• 杨屋站：运行成本降低11.8%，用电量减少7.54%，碳减排8.96%。
• 伟丰站：运行成本降低14.2%，用电量减少9.5%，碳减排11.08%。
• 整体节能降本：通过多能协同和系统优化，可实现15~20%的节能降本目标。

项目效益

• 社会效益：年化总成本降低40%，年减少二氧化碳排放8640吨，相当于植树48万棵。
• 应用场景：包括零碳工业与生活园区、零碳乡村振兴、零碳数据中心与通信基站等。
• 技术突破：通过氢能赋能，实现能源系统的零碳排放，同时提升经济效益和系统运行效率。

产业应用与示范

零碳工业与生活园区

• 利用地区资源和能源优势，构建零碳科创新城，推动氢能产业发展。
• 各片区铺设光伏面积达722万㎡，光伏装机容量达794MW。

零碳乡村振兴

• 落实2022年中央一号文件，推动乡村绿色能源发展。

零碳数据中心与通信基站

• 实现“边云协同”“三网合一”结构，为未来分布式数据中心和高速通信站点提供零碳能源。
• 数据中心年耗电量将占全球能耗6%以上，需通过氢能赋能系统实现能源与碳排放的脱钩。

双碳目标路线图

• 技术可行性：榆林零碳智慧能源中心证明，降低碳排放与用能成本的技术途径是可行的。
• 市场机制：通过市场机制，可脱离政府补贴实现碳减排目标。
• 系统优化：多能耦合、信息物理融合和智能决策方法是实现零碳能源系统的关键。

结论

零碳智慧能源系统是未来能源革命的重要方向，通过氢能赋能、多能协同和系统优化，能够实现能源系统的绿色化、经济性和可复制性，为实现“双碳”目标提供坚实支撑。