面向碳中和的智慧能源系統(tǒng)

零碳能源系統(tǒng)wangxiaonan@2023年5月4日2007-2011清華大學(xué)化學(xué)工程系，學(xué)士(化學(xué)工程與工業(yè)生物工程)2011-2015美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校化工與材料系，博士(化工自動(dòng)化)-2014年在CAISO實(shí)習(xí)2015-2017英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院化工系，碩士生導(dǎo)師(未來能源)2017-2021新加坡國(guó)立大學(xué)，博士生導(dǎo)師，助理教授，名譽(yù)副教授2021-至今清華大學(xué)化學(xué)工程系，副教授，特別研究員，博士生導(dǎo)師2023美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)可持續(xù)化學(xué)與工程講席獎(jiǎng)賦能碳中和SCl學(xué)術(shù)論文學(xué)術(shù)專著高被引論文未來化工學(xué)者2能源、材料和先進(jìn)制造系統(tǒng)的高度復(fù)雜性和不確定性亟待解決，多尺度系統(tǒng)集成的人工智能和優(yōu)化控制方法可實(shí)現(xiàn)效率、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境最優(yōu)未來智能研發(fā)·未來智能研發(fā)·集成物理信息系統(tǒng)的工業(yè)4.0·先進(jìn)化工材料開發(fā)與生產(chǎn)...智慧能源智慧能源·清潔、低碳、經(jīng)濟(jì)的綜合能源系統(tǒng)·能效提高，實(shí)時(shí)優(yōu)化，決策支持·綠色能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、氫能經(jīng)濟(jì)..·雙碳目標(biāo)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)路徑·非線性，強(qiáng)耦合，參數(shù)時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化雙碳目標(biāo)人工冒能應(yīng)用實(shí)踐畫3采取負(fù)排放技術(shù)中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中必由之路必由之路低碳技術(shù)零碳技術(shù)低碳燃料綠色低碳化學(xué)品光伏材料電池材料負(fù)碳技術(shù)碳捕集材料CO?低碳技術(shù)零碳技術(shù)低碳燃料綠色低碳化學(xué)品光伏材料電池材料負(fù)碳技術(shù)碳捕集材料CO?轉(zhuǎn)化催化劑制造突破能源效率能源行業(yè)是最大的溫室氣體排放源，約占全球排放量的73%(主要?dú)w因于能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)和對(duì)化石燃料的高度依賴)systemtoalow-carbon,renewable,andsustainableenergThlssshonnfortheyear2016globalghttps//Anw.ucsusaorg/resources/6Ju個(gè)個(gè)公個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)T^△個(gè)個(gè)金金合企個(gè)個(gè)個(gè)^金合M^個(gè)企個(gè)企金SooM個(gè)~個(gè)個(gè)企個(gè)合金個(gè)個(gè)企個(gè)個(gè)m企個(gè)金金企金Deo~rSuurC22-24%可再生能源2030年前非化石燃料歐洲2030年前美國(guó)un◎bat.https://energymitedu/research/uture-of-energy-storage/7期望期望→軟件定義世界(SDx)技術(shù)成熟度曲線技術(shù)成熟度曲線截至2017年7月期望膨脹期泡沫破裂低谷期●5-10年期望膨脹期泡沫破裂低谷期●5-10年生產(chǎn)成熟期穩(wěn)步爬升恢復(fù)期▲超過10年到達(dá)生產(chǎn)成熟期需要的年限：○不到2年O_loThoroucalColoul9智能技術(shù)助力減碳賦能碳中和智能技術(shù)助力減碳賦能碳中和人工智能和數(shù)字技術(shù)助力化工和能源系統(tǒng)低碳可持續(xù)發(fā)展減少碳排放減少碳排放節(jié)約成本降低投入信息物理融合的生產(chǎn)制造系統(tǒng)通過使用數(shù)字技術(shù)，可采集、計(jì)算海量數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生等平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)成本和碳排放降Indenwildi,Oliver*,ChuanZhang*,XiaonanWang,andMarkus綜合新能源系統(tǒng)：解決可持續(xù)能源發(fā)展和氣候變化問題的核心能源架構(gòu)：多能互補(bǔ)+需求側(cè)響應(yīng)+能源互聯(lián)計(jì)算策略：復(fù)雜建模+數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)+多級(jí)優(yōu)化電電熱電解池燃料電池風(fēng)能氯氣存儲(chǔ)存儲(chǔ)[1]XiaonanWang,AhmetPalazoglu,andNaelH.EI-Farra°,ApplledEnergy143(2015)儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)選型決策支持工具：>以經(jīng)濟(jì)，環(huán)境和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)化目標(biāo)的多目標(biāo)a·建立了儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫a決策決策H理定功率nn碳捕提及回收氫能經(jīng)濟(jì)綠色醉類生產(chǎn)儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)選型決策支持工具：prpntensrgprpntensrg··uobt技術(shù)匹配度0A2A3A4A5Wang,X.(2016).Computers&Chernica能源系統(tǒng)和微電網(wǎng)管理：小規(guī)模試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)小規(guī)模試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)智服城市能源曹理平臺(tái)智服城市能源曹理平臺(tái)用e用e1LY.Yang.W.H,P.Chen,C[2IPark,M.,WangZ,L,L,&WangX(2023).Muti-objectiveblildingenergysystemo2030實(shí)現(xiàn)CO?排放達(dá)峰，2060實(shí)現(xiàn)碳中和(氣候中和)通過縮減或補(bǔ)償溫室氣體(包括二氧化碳、甲烷等)的排放，消除氣候壓力。—0DP—Terrllorlalfnlss自2006年以來，中國(guó)一直是全球最大完全轉(zhuǎn)向"綠色能源"CrudeollHaturalOan●Aa碳中和碳中和零碳 Source:/china-greenhouse-ga低碳發(fā)展-綜合能源化工低碳發(fā)展-綜合能源化工·利于長(zhǎng)距離輸送·增加碳捕集和碳使用部門間協(xié)同部門間協(xié)同State-ofthe-art使用化石燃料的化工廠空氣分離N?碳捕獲與儲(chǔ)存可再生能源燃燒廢氣甲酸、氮直接使用化石燃料電網(wǎng)傳輸電解水電力Li.Yinan,SongLan,MortenRyberg.JavierPérez-Ramirez,and低碳發(fā)展-綜合能源化工低碳發(fā)展-綜合能源化工N?制氨約80%的水力資源、90%的風(fēng)力資源和80%的太陽能源-水-食物-廢棄物-氣候變化的耦合復(fù)雜體系能源-水-食物-廢棄物-氣候變化的耦合復(fù)雜體系能源-水-食物-廢棄物-氣候變化：復(fù)雜系統(tǒng)后后發(fā)展規(guī)劃決策支持智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施technology52,5(2018):3257-3266.廢棄物氣候變化K能源-水-食物-廢棄物-氣候變化的耦合復(fù)雜體系能源-水-食物-廢棄物-氣候變化的耦合復(fù)雜體系ass[同]ass[同]flPVwndidieselbanery-RODforfor設(shè)計(jì)風(fēng)能生物炭產(chǎn)品重幢儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)電能800負(fù)碳排放的混合新能源系統(tǒng)31(2021):100669.Li,ZhiyiYao,SimingYouXiaonanWang*Appllod澳洲農(nóng)業(yè)能源廢棄物管理東南亞區(qū)域優(yōu)化[1]Wang,Xiaonan*,KoenH.vanDam,CharalamposRembrandtHEMKoppelaaEngineering124(201Passmore,andXiaonanintollgantLbborataryoulomintollgantLbborataryoulom6n適數(shù)據(jù)、模型、理論、軟件分子、裝備、過程、平臺(tái)——科學(xué)范式模型計(jì)算+自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)新范式傳統(tǒng)模式成本高新范式傳統(tǒng)模式成本高數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)試錯(cuò)歸納+長(zhǎng)周期精準(zhǔn)預(yù)測(cè)+短周期化學(xué)材料快速化學(xué)材料快速25特征工程(模型輸入)適適模型選擇性生產(chǎn)(化能JliL,KaizhuoLim,HaitaoYang.ZekunRen,ShreyaaRaghavan.Po-YenChen,TonioBuo健康情況儲(chǔ)能技術(shù)分子尺度