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纯氢/掺氢天然气管道的减压与调压 被引量：4
1
作者 李玉星 周慧 +5 位作者 朱建鲁 刘翠伟 吕浩 彭薇 芦澍 李璐伶 《油气储运》 CAS 北大核心 2024年第1期21-31,共11页
【目的】调压系统作为连接长输管道与城镇燃气管网的关键环节之一,在实现“氢进万家”中发挥着重要作用,然而氢气与天然气的物性差异会影响调压的工艺控制效果。【方法】采用纯氢/掺氢天然气减压调压实验与调压动态模拟相结合的方式,以... 【目的】调压系统作为连接长输管道与城镇燃气管网的关键环节之一,在实现“氢进万家”中发挥着重要作用,然而氢气与天然气的物性差异会影响调压的工艺控制效果。【方法】采用纯氢/掺氢天然气减压调压实验与调压动态模拟相结合的方式,以稳压精度、响应时间、适用度函数作为判定减压调压系统稳压效果的依据,对掺氢比、流量波动周期、下游流量变化幅度、管输压力及PID参数进行了敏感性分析。【结果】(1)系统波动越频繁、气体流速越大,导致系统受到扰动后波动幅度越大,减压调压系统越不易实现稳压,需对管输纯氢或者掺氢天然气的高流速运动进行限制。(2)调压系统流量有正弦变化的波动,以稳压精度±1.5%为要求,开展减压调压实验时,PID比例参数、积分参数设定在1~2范围时,可基本实现纯氢/掺氢天然气在城镇燃气管道压力范围内的调压。(3)当管输气体流速相同时,纯氢的瞬时波动较天然气更为明显,控制系统的响应时间、适应度函数均随掺氢比的增大而逐渐增加;纯氢的压力瞬时波动可达到纯甲烷的1.15倍,控制系统的响应时间、适应度函数也分别增大为纯甲烷的1.13倍、2.68倍,当氢气与甲烷为相同比例参数、积分参数时,含氢气体更难实现稳压,可根据掺氢比适当降低积分参数或增大比例参数,实现与天然气相同甚至更好的稳压效果。【结论】研究成果可为纯氢/掺氢天然气管道的实际调压过程提供一定的理论参考。(图13,表3,参27) 展开更多
关键词 氢气 掺氢天然气 调压 减压 PID 最优值
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考虑阶梯式碳交易机制的混氢天然气综合能源系统低碳经济运行
2
作者 范宏 杨忠权 夏世威 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期624-635,I0008,共13页
氢能是实现“双碳”目标的重要能源载体,碳捕集技术是能源行业减排的重要技术手段.将氢气、天然气掺混形成混氢天然气,可以实现氢能的有效输运与利用,同时应用碳捕集技术对火电机组进行改造,有助于推动可再生能源的大规模消纳并降低碳... 氢能是实现“双碳”目标的重要能源载体,碳捕集技术是能源行业减排的重要技术手段.将氢气、天然气掺混形成混氢天然气,可以实现氢能的有效输运与利用,同时应用碳捕集技术对火电机组进行改造,有助于推动可再生能源的大规模消纳并降低碳排放水平.在此背景下,建立制氢设备和燃料电池的精细模型,针对系统碳排放问题,建立碳捕集火电机组的碳排放、出力模型以及掺氢热电联产的数学模型,并引入阶梯式碳交易机制控制碳排放.基于此,以购能成本、碳排放成本、弃风成本和碳封存成本之和最低为目标,计及管网掺氢比、碳捕集等约束,建立混氢天然气综合能源系统优化调度模型,采用粒子群算法结合CPLEX求解.通过不同场景对所构建的模型进行分析,验证调度模型在推进低碳经济发展方面的优势. 展开更多
关键词 混氢天然气 风电消纳 综合能源系统 低碳经济
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“碳达峰、碳中和”目标下混氢天然气技术应用前景分析 被引量：61
3
作者 邱玥 周苏洋 +2 位作者 顾伟 潘光胜 陈晓刚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1301-1320,共20页
氢能是我国实现“2030年前碳达峰,2060年前碳中和”的重要能源载体,基础设施发展动力不足是制约其大规模发展的重要因素。将氢气与天然气掺混形成混氢天然气(hydrogen enriched compressed natural gas,HCNG),并注入全国天然气管网,能... 氢能是我国实现“2030年前碳达峰,2060年前碳中和”的重要能源载体,基础设施发展动力不足是制约其大规模发展的重要因素。将氢气与天然气掺混形成混氢天然气(hydrogen enriched compressed natural gas,HCNG),并注入全国天然气管网,能够实现氢能的跨省区输运和利用,从而有效促进可再生能源的大规模消纳,助力“双碳”目标的早日实现。为此,该文全面探究混氢天然气技术在我国的应用前景。首先,从多角度评估氢能在我国碳减排进程中的发展潜力,并针对混氢天然气供应链的关键环节开展技术经济分析;随后,展望混氢天然气在我国能源系统的中长期发展路径;最后,阐述混氢天然气技术发展过程中一系列待研究的关键问题。 展开更多
关键词 碳达峰 碳中和 混氢天然气 电制氢 技术经济分析 应用前景
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受限空间掺氢天然气泄漏与燃爆特性研究综述 被引量：6
4
作者 马青峰 韩辉 +4 位作者 李玉星 孔莹莹 刘翠伟 常曦文 王赛磊 《油气与新能源》 2023年第1期117-128,共12页
将氢气掺入现有的城市燃气管道系统,能够实现氢气的较大规模输送,但同时也带来了更严峻的安全挑战。掺氢天然气在管道输送过程中如果发生连续泄漏,在城市燃气管廊和终端用户等受限空间容易形成危险气体积聚,氢气的高泄漏速率和扩散性、... 将氢气掺入现有的城市燃气管道系统,能够实现氢气的较大规模输送,但同时也带来了更严峻的安全挑战。掺氢天然气在管道输送过程中如果发生连续泄漏,在城市燃气管廊和终端用户等受限空间容易形成危险气体积聚,氢气的高泄漏速率和扩散性、纯氢和掺氢天然气较大的燃爆浓度范围可能导致掺氢天然气在受限空间内的安全风险更大,伤害后果更严重。为此,围绕掺氢天然气在受限空间内的安全问题,综述了其在受限空间的泄漏积聚、燃烧爆炸特性和安全评价方面的研究进展,指出了目前面临的问题与挑战。建议未来应加强对掺氢天然气在特定应用场景下的泄漏扩散特性研究,深入研究掺氢天然气管道和临氢设备燃烧爆炸事故的特性和演化规律;安全评价方面可采用数据驱动、机理仿真的方法形成有效的掺氢天然气泄漏爆炸评价方法。 展开更多
关键词 掺氢天然气 管道输送 泄漏积聚 燃烧爆炸 安全评价
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计及氢气-天然气混输的气电综合能源系统动态最优能流计算 被引量：5
5
作者 刘文昕 方家琨 +2 位作者 胡可崴 钟治垚 艾小猛 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第S01期1-17,共17页
利用可再生能源电解水制氢并注入天然气管道进行跨区域输运和利用,能够有效改善“三弃”现象,助力能源系统低碳转型。然而,氢气与天然气物化性质存在较大差异,掺氢后气网各管道、节点气质不均一,压力、流量等运行工况发生显著变化。该... 利用可再生能源电解水制氢并注入天然气管道进行跨区域输运和利用,能够有效改善“三弃”现象,助力能源系统低碳转型。然而,氢气与天然气物化性质存在较大差异,掺氢后气网各管道、节点气质不均一,压力、流量等运行工况发生显著变化。该文建立了含掺氢环节的气电综合能源系统动态最优能流模型,重点推导了计及分布参数效应的混氢天然气动态潮流方程,反映节点处氢气质量分数与气体流速的定量关系和传输网络中各管道气质差异,揭示掺氢后气网动态过程的关键特征。同时,为降低优化问题求解难度,将模型中难以处理的双线性项等价重构为具有物理意义的新变量,并采用低掺氢比假设等简化方法进一步消除模型非线性,从而将非凸非线性问题转换为线性规划问题。该模型在反映异质气体注入对系统能流分布的影响的同时能够适应大规模优化问题的求解要求。最后通过仿真算例验证了所提模型的合理性和有效性。 展开更多
关键词 混氢天然气 混氢气电综合能源系统 动态最优能流计算 协调运行策略
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天然气发动机掺氢20%时瞬态排放性能研究 被引量：5
6
作者 马凡华 王业富 +2 位作者 丁尚芬 江龙 汪俊君 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期8-12,16,共6页
对天然气发动机掺氢20%(体积比)的瞬态性能进行了研究。主要研究包括不同催化器ETC循环排放的对比、不同加速加浓因子的排放对比以及20%天然气掺氢发动机(HCNG)与纯天然气发动机的排放对比。试验结果表明:三种催化器都能使天然气掺氢发... 对天然气发动机掺氢20%(体积比)的瞬态性能进行了研究。主要研究包括不同催化器ETC循环排放的对比、不同加速加浓因子的排放对比以及20%天然气掺氢发动机(HCNG)与纯天然气发动机的排放对比。试验结果表明:三种催化器都能使天然气掺氢发动机排放达到环境友好型汽车标准。随着加速加浓因子的增大,发动机扭矩跟随性越好,但会造成各种排放同时上升,特别是NOx上升幅度很大。三种氧化型催化转化器转化效率大小排序为:ECOCATⅡ型>国产催化器>ECOCATⅠ型。对于这三种催化器来说,随着催化效率的提高,排气阻力加大,发动机动力性下降,燃料消耗率上升。掺入20%氢气后,在不带催化器的情况下,NOx、CO、NMHC、CH4排放和燃料消耗率相对于原天然气发动机分别下降51%、36%6、0%4、7%和7%。 展开更多
关键词 内燃机 天然气掺氢发动机 氧化型催化器 瞬态性能 排放
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