碳捕集燃气热电机组碳循环及其虚拟电厂优化运行

针对新型含碳捕集热电联产燃气机组的碳利用和经济运行问题,构建其与风电、电转气（power-to-gas,P2G）聚合的虚拟电厂。将所排放的CO₂捕集并输送至P2G,作为电转气的碳原料,产气为燃气机组提供燃料补充,从而在虚拟电厂中实现碳循环利用。以虚拟电厂收益最大为目标,以CO₂捕集率、热电比、热电厂电出力以及电转气功率为决策变量,建立虚拟电厂优化运行模型。仿真结果表明,这种聚合模式的虚拟电厂,可获得更高的经济效益、更好的风电消纳效果、更低的碳排放。这种虚拟电厂及其碳循环利用方式,是一种有效的减少弃风、降低排放、增强碳利用的能源运转途径,具有显著经济及社会效益。     

碳捕集燃气热电机组碳循环及其虚拟电厂优化运行

针对新型含碳捕集热电联产燃气机组的碳利用和经济运行问题,构建其与风电、电转气（power-to-gas,P2G）聚合的虚拟电厂。将所排放的CO₂捕集并输送至P2G,作为电转气的碳原料,产气为燃气机组提供燃料补充,从而在虚拟电厂中实现碳循环利用。以虚拟电厂收益最大为目标,以CO₂捕集率、热电比、热电厂电出力以及电转气功率为决策变量,建立虚拟电厂优化运行模型。仿真结果表明,这种聚合模式的虚拟电厂,可获得更高的经济效益、更好的风电消纳效果、更低的碳排放。这种虚拟电厂及其碳循环利用方式,是一种有效的减少弃风、降低排放、增强碳利用的能源运转途径,具有显著经济及社会效益。     

基于改进模糊均衡策略的碳循环虚拟电厂多目标鲁棒随机调度优化模型

燃气碳捕集(gas-power plant carbon capture, GPPCC)设备能捕集CO₂,电转气(power-to-gas, P2G)设备可将CO₂转化为甲烷,提出将GPPCC、储碳设备(carbon storage device, CS)和P2G与虚拟电厂(virtual power plant, VPP)进行连接,即C2P-VPP。首先,搭建C2P-VPP结构并构建数学模型;然后,选择最小化调度成本、最小化碳排放量、最小化出力波动作为优化目标,并利用鲁棒随机优化理论刻画风力发电厂(wind power plants, WPP)和光伏(photovoltaic, PV)发电的不确定性,建立C2P-VPP多目标随机最优调度模型。最后,选择CIGRE中压配电系统进行算例分析,结果表明所提最优决策模型能发挥C2P的电-碳-电循环优化效应,为决策者制定兼顾C2P-VPP调度方案提供有效的决策工具。     

考虑垃圾焚烧烟气处理与电转甲醇的综合能源系统优化调度

为提升综合能源系统的环境效益与经济效益,促进可再生能源消纳并平抑系统波动,提出考虑垃圾焚烧烟气处理与电转甲醇的综合能源系统优化调度模型。首先,在垃圾焚烧电厂中,将脱硫、脱硝、碳捕集和烟气储存装置一同构成烟气处理系统,减少环境污染的同时实现垃圾焚烧发电与烟气处理环节时间上的解耦。其次,构建烟气处理系统-电转甲醇-甲醇燃料电池协同运行框架,碳捕集所得CO2作为电转甲醇原料,生成的甲醇可直接获得商品收益,亦可通过甲醇燃料电池维持系统供电稳定性。最后,提出奖惩差异型阶梯碳交易机制以约束系统碳排放,建立以系统运行净成本最小为目标的优化调度模型。算例结果表明,该模型具备“削峰填谷”效用并能有效促进系统绿色、经济运行。     

浸渍法制备的固态胺CO2吸附剂吸附性能

控制和减缓化石燃料电厂的CO₂排放对于缓解大气中CO₂浓度的持续上升具有重要意义。作为一种燃烧后CO₂ 捕集技术,固体CO₂吸附剂具有低能耗、弱腐蚀性、易再生等优点,在CO₂减排领域有着广泛的应用前景。介绍浸渍法制备的固态有机胺吸附剂对CO₂的吸附性能,着重介绍载体性质、有机胺负载量、温度和烟气含水量等因素对固态胺吸附剂吸附性能的影响,并对其机理进行了分析。此外,对比了不同固态胺吸附剂在75 ℃下对CO₂的吸附能力。分析认为,相对于其他类型的CO₂固体吸附剂,固态胺吸附剂较适用于从高温湿烟气中捕集CO₂。     

考虑碳捕集电厂综合灵活运行下的含P2G和光热电站虚拟电厂优化调度

为了实现电力系统能源低碳化,大力发展碳捕集与封存技术和风光等新能源是低碳化的重要举措。但碳捕集电厂的最小出力技术约束和风电的反调峰特性限制了风电消纳和碳减排,利用碳捕集灵活运行方式下储液罐进行“能量时移”和“碳转移”,间接消纳风电和减少碳排放。利用碳捕集设备捕集的CO₂作为电转气原料,降低碳封存成本和电转气成本,进一步消纳弃风电量并获得售气收益。由于负荷具有早晚高峰特性,因此利用含储热式光热电站的良好调峰性能将白天的部分热量转移至晚高峰发电,缓解系统调峰压力。为此,文章构建了碳捕集电厂综合灵活运行下含电转气和光热电站虚拟电厂优化调度模型。并运用Matlab软件中YALMIP工具包中的商用求解器Cplex对模型进行优化计算。仿真结果表明,所提模型能进一步减少弃风、减少碳排放和缓解调峰压力。     

计及P2G和CCS的园区级电-热-气综合能源系统多目标优化

碳捕集和可再生能源利用已经成为减少碳排放的重要措施。但捕集到的二氧化碳利用方式不明确,弃风弃光现象频发,限制了上述2种措施的减排效果。文章通过耦合电转气(power to gas, P2G)技术和碳捕集系统(carbon capture system,CCS),将其扩展到园区级电-热-气综合能源系统中,建立了一种高比例可再生能源渗透水平下的经济低碳多目标优化模型,在多情景下模拟分析了该综合能源系统在某工业园区的运行效果。结果表明,该耦合能源系统排放的大部分CO₂可以被有效捕获并送往P2G装置用于合成燃气,为利用CO₂提供了新的思路,同时显著提高了系统对可再生能源的消纳能力。对P2G设备容量的敏感性分析表明,单纯增加P2G容量虽然能减少弃能率,但会增加碳排放,因此对P2G的容量规划应当综合考虑可再生能源可用量与碳排放之间的关系。     

燃煤烟气全流程CCUS系统的技术经济分析

燃煤电站全流程CO₂捕集、利用与封存（CCUS）装置各个环节选用合适的技术决定其经济性,采用逐项比较的方法,确定出在不同条件下CO₂捕集、压缩、输送及驱油各个不同工段应采用的工艺技术,然后分别从建设投资与运行成本角度分析了各个工段的影响因素并有针对性地提出优化措施,并对3个100万t/a相同规模的不同地址燃煤电厂与不同位置油田驱块的组合方案进行了经济性评价。结果表明,CO₂输送距离是建设总成本的主要影响因素,而中长期CO₂公用输送管网的规划完善将弥补CO₂平均输送距离带来的成本增加。     

燃煤电厂碳排放典型计算及分析

2015年9月25日,中美双方共同发表了《中美元首气候变化联合声明》。根据声明,中国计划于2017年启动全国碳排放交易体系（ETS）,而准确核算碳排放量是制定ETS的基础。为使企业掌握自身碳排放量情况,增加企业碳排放领域的知识储备,使企业熟悉并掌握电力行业碳排放量数据核算方法,以内蒙古自治区某电厂为例,介绍了碳排放量的数据源收集和计算过程,计算得出了该电厂燃料活动水平、燃料排放因子及碳排放量等数据;定量研究了CO₂排放总量与供电量之间的对应关系,用于评价电厂碳排放水平的优劣。     

基于IGCC的燃烧前CO2捕集技术应用与示范

IGCC和CCS的结合是一种高效性和环保性的先进技术,基于IGCC的燃烧前CO₂捕集技术越来越受到世界各国的广泛关注。介绍了中国首套燃烧前 CO₂捕集系统的工艺流程,对其捕集能耗和成本做了分析。结果表明：该系统的捕集能力为9.46万t/年,捕集率大于88%,捕集CO₂能耗为2.34 GJ/t,捕集成本为281.37元/t。同时指出了今后在降低蒸汽消耗方面的优化方向,该技术与常规电厂燃烧后CO₂捕集技术相比,单位能耗与成本大幅度降低,是未来化石燃料实现低成本捕集CO₂的关键技术。     

含烟气储存装置的风电-垃圾焚烧虚拟电厂双阶段优化调度

垃圾焚烧电厂的烟气处理能耗在总出力中占较大比例,其上网出力受到发电环节与烟气处理环节耦合关系的限制。通过加装储气装置,调控烟气处理时间,实现两者关系解耦,提高垃圾焚烧电厂在担任风电大规模并网配合电源时出力调整的灵活性。将风电厂、垃圾焚烧电厂、加装储气装置后的烟气处理系统聚合为虚拟电厂,以整体净收益最大化为目标,建立包含储气装置烟气处理系统子模型的日前-实时双阶段优化调度模型。以日前调度结果作为申报出力,根据风电实际出力与预测出力偏差,调整储气装置的烟气量,实时修正垃圾焚烧电厂的净出力,以跟随风电变化。仿真结果验证了所建模型的合理性,在实际应用中具有显著经济及社会价值。     

燃气电厂烟气CO2 捕集工艺实践

控制电力生产过程中的碳排放量是应对气候变化的重要手段。在当前技术条件下,基于化学吸收法的CO₂捕获和封存（CCS）被认为是最具经济和技术可行性的碳减排方案。采用化学吸收法工艺系统,选用MEA（-乙醇胺）和离子液作为吸收剂,通过实验研究,对比分析了MEA和离子液2种吸收剂捕集CO₂工艺的技术可靠性、经济性和风险性;对电厂实现CO₂捕集所需要的能源消耗、成本增量以及对电与热的价格影响等进行了分析与评价。     

含余热回收装置及压缩式热泵的垃圾焚烧电厂能效优化

垃圾焚烧电厂能源利用效率较低,经处理后的烟气含有大量余热未加以利用。为利用烟气中所含余热,考虑加装烟气余热回收装置提取烟气中的余热,并利用压缩式热泵将提取的能量进行转移,与热电联产机组一同供热。建立了含余热回收装置和压缩式热泵的垃圾焚烧电厂热电联产能效优化模型。模型以余热回收装置回收烟气余热量作为约束,压缩式热泵产热量作为变量,垃圾焚烧电厂整体运行收益最大为目标,进行日前热电优化调度。算例表明,该方法和模型提高了热电联产垃圾焚烧电厂收益与能效。垃圾焚烧电厂加装烟气余热回收装置和压缩式热泵,可充分利用余热,具有良好的工程应用价值。     

垃圾焚烧电厂烟气净化线选择探讨

文章针对城市生活垃圾焚烧处理工艺的发展现状以及垃圾焚烧烟气中污染物的组成和排放标准,结合垃圾焚烧炉排炉的具体特点,介绍了垃圾电厂烟气中的各种污染物脱除工艺,对各种工艺特点进行了简要分析.     

燃煤电厂烟气汞减排技术研究与实践

为掌握燃煤电厂烟气汞排放的控制技术,三河电厂在300 MW燃煤机组上开展了烟气汞减排技术的研究,开展炉前煤中添加溴化钙脱汞、静电除尘器前喷射活性炭脱汞、溴化钙添加与普通活性炭协同脱汞和静电除尘器前喷射改性飞灰脱汞等4种脱汞技术研究。研究结果显示,各种脱汞技术都有较好的脱汞效率;入炉煤添加溴化钙脱汞效率达到77.5%,运行费用最低;静电除尘器前喷射溴化活性炭脱汞技术脱汞效率可达到92.6%,运行成本最高。     

基于能源路由器的多区域虚拟电厂优化调度

为避免风、光、热等资源浪费,建立了在风、光电全消纳情况下,基于能源路由器的多区域虚拟电厂（virtual power plant,VPP）优化调度模型,该模型包含风电、光伏、电动汽车（electric vehicles,EVs）、垃圾焚烧电厂、燃气轮机、电转气（power to gas,P2G）技术以及需求响应。以改进的IEEE9节点系统为例,利用MATLAB/YALMIP工具求解模型,得到不同场景下调度模型的净运行利润。算例分析表明：VPP通过同时参与电力市场、加装余热回收装置和烟气联合处理装置、P2G技术及各区域间电能互补,极大地提高了能源利用率,同时使得VPP净运行利润增大。