碳排放权交易下碳捕集机组的厂内优化运行

碳捕集水平反映火电厂对其碳排放量捕集的强度,由于实施碳捕集需消耗不菲的能量,而碳捕集水平与碳排放权价格密切相关,因此在总量控制与排放贸易的碳排放权交易体系下通过合理调节碳捕集水平能够有效降低碳捕集电厂的碳排放权购买成本并最大限度地节省发电能耗,实现碳捕集机组的灵活经济运行.从火电厂的角度通过构建考虑碳排放权购买成本、售电损失成本和有功生产成本的碳捕集机组厂内碳捕集水平优化运行模型,分析了碳排放权价格变化时碳捕集水平的变化情况.由于碳排放权交易价格波动且在收盘时方能确定,因此与碳排放权购买成本相关的碳捕集水平的确定存在一定困难,为有效描述其不确定性的影响,采用α-超分位数方法求取碳排放权购买成本,进而建立了考虑碳排放权价格随机性的厂内碳捕集水平优化模型.通过算例分析了不同置信水平下,碳捕集能量和碳捕集水平随发电厂净输出功率的变化规律,有效反映了不同碳排放政策控制力度下的碳捕集系统运行水平.     

碳捕集系统在火电厂中的优化配置

从火电厂CO2排放现状和对碳捕集系统的需求情况出发,定量分析了碳捕集技术对火电厂能耗和发电成本的影响.在考虑发电成本和技术不相容性约束下,建立了以最大化CO2减排量为目标的碳捕集系统优化配置模型,并给出了基于改进离散粒子群算法的碳捕集系统优化配置算法.通过算例分析,验证了所提模型和算法的有效性.     

计及CLHG-SOFC碳捕集的多能源系统低碳优化调度

为了响应碳达峰、碳中和的发展目标,实现对能源的高效利用,减少CO2的排放,多能源系统引入基于化学链制氢-固体氧化物燃料电池（CLHG-SOFC）的碳捕集技术,以实现在供电供热的同时完成对CO2的捕集。首先,对CLHG-SOFC碳捕集模块的运行机理与能量流动关系进行分析,推导出其净输出功率模型和电碳特性关系。其次,建立计及基于CLHG-SOFC碳交易与碳封存成本的多能源系统低碳优化调度模型。最后,通过算例分析验证了所提模型能够在不同电碳特性运行下实现系统运行的经济性和低碳性。     

基于相对捕集度的碳捕集电厂灵活运行多目标优化决策分析

碳捕集设备的灵活运行模式给碳捕集电厂带来了更多的运行调控策略,在灵活运行模式的基础上,定义了相对捕集度的概念,根据相对捕集度推导出灵活运行模式下的运行公式。给出了碳捕集设备的启动能耗公式。基于相对捕集度,以减排量和机组煤耗作为目标函数,运用多目标细菌群体趋药性算法对目标函数进行优化,同时完成发电机组间的出力优化分配。最后以单个碳捕集电厂为例,将基准运行模式和灵活运行模式进行了对比分析,并通过减耗率的大小来评价灵活运行模式优化的效果,仿真结果说明了所提方法的有效性。     

钙基碳捕集系统与1000MW燃煤火电机组优化集成

针对钙基碳捕集系统余热利用问题,以某1 000 MW超临界机组为研究对象,对热力系统进行合理改造,提出两种不同的集成方案。结果表明:两种方案均具可行性,碳捕集率为90%时,方案2优于方案1;方案2的供电效率和能量回收系数比方案1分别高出0.59%,5.3%,方案2较方案1的发电成本和碳减排成本分别低0.003元/(k W·h)和26.82元/t;方案2较参考电厂供电效率降低了8.55%,发电成本为228.33元/(MW·h),碳减排成本为333.18元/t。     

风电-碳捕集电厂联合运行的电力系统优化调度

碳捕集电厂的灵活运行方式使得其净出力的快速可调成为可能,利用碳捕集电厂灵活运行方式,将风电和碳捕集电厂联合调度,平抑风电的波动性,减小风电波动对系统造成的影响。通过引入火电机组成本、碳交易成本和风-碳捕集电厂联合出力波动最小的目标函数,兼顾系统的经济、低碳、安全效益。通过多目标粒子群算法求解模型,并用混沌搜索减小碳捕集电厂总出力对平抑风电波动的影响,通过改变权系数转换矩阵参数实现调度的灵活可调。算例分析验证所提模型的可行性和有效性。     

考虑碳排放权价格敏感区间的碳捕集水平优化建模

在总量控制与排放贸易的碳排放权交易市场机制下,以发电成本模型为基础,考虑碳排放权购买成本,建立了碳排放权交易模型.由于碳捕集系统消耗捕集能耗,造成电厂利润损失,因此定义了售电损失成本,进而建立了考虑售电损失成本的碳捕集水平优化模型.以具有碳捕集系统的不同费用特性的机组为参照,分别计算不同碳排放权价格和净输出功率下的碳捕集水平,得出碳排放权交易模型和碳捕集水平优化模型下能有效刺激发电商参与碳捕集的碳排放权价格敏感区间,对照分析欧盟碳排放交易体系下碳排放权期货价格和现货价格变化特点,反映了碳捕集水平优化模型的合理、可行和有效.     

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。     

电转气消纳新能源与碳捕集电厂碳利用的协调优化

电转气技术作为一种新型能源转换和储存方式为可再生能源消纳提供了新的途径,电转气技术生成甲烷所需的CO_2可高效经济地取自碳捕集机组的捕集碳量。提出将电转气-碳捕集电厂作为整体系统,建立电转气-碳捕集电厂协调优化模型,以碳成本、燃料成本、弃风成本、电转气成本为目标,以碳捕集率、碳捕集电厂有功出力、电转气功率为决策变量。仿真结果表明,电转气-碳捕集电厂提高了风电消纳能力,减少了碳排放,提升了碳利用水平,降低了电转气运行成本。     

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。     

灵活运行方式下碳捕集电厂提供备用服务的决策模型

碳捕集电厂可以通过降低碳捕集水平,将原本用于捕集CO2的能量快速、实时地释放出来以提供备用服务。文中对具有灵活运行能力的碳捕集机组,建立了已知能量市场和容量市场中标量后,以在备用市场、能量市场及碳排放市场等多个市场的综合效益最大为目标的碳捕集水平优化决策模型。模型计及了备用被调用的随机性并采用详细的机组成本模型,可以确定碳捕集机组在备用被调用与备用不被调用两种情况下的最优碳捕集水平和所需预留的备用容量。通过实际算例验证了优化的效果,并分析了碳价、机组特性、能量市场中标量及备用市场中标量等对碳捕集策略及备用服务策略的影响。     

新能源驱动的从空气中直接捕碳的关键技术

降低空气中二氧化碳的含量是应对气候变化的关键。碳捕集与封存是减少二氧化碳排放量的重要措施。从空气中直接捕碳需要消耗大量能源。捕碳装置负荷是柔性负荷,可以在一定程度上接受波动性能源驱动。风能、太阳能等新能源开发潜力巨大,具有波动性的特点。利用其驱动捕碳装置从空气中直接捕碳,可以降低大气中二氧化碳的浓度,可望成为解决全球气候变化问题的关键途径。文中分析了利用新能源驱动的从空气中直接捕碳的潜力,提出了新能源捕碳的关键技术。对新能源捕碳的规划进行了初步研究,并对利用新能源捕碳的发展趋势进行了展望。     

碳捕集电厂灵活运行方法评述与展望

碳捕集电厂将赋予未来电力行业全新的运行模式和发展机制,具有深远的现实意义和研究价值。目前,尽管整个碳捕集技术领域得到了较多关注,但绝大多数仅针对碳捕集电厂的基准运行工况与静态运行方式展开研究,而对碳捕集电厂灵活运行方法的研究还处于起步阶段。文中分别从电厂层面和电力系统层面详细分析和展望了碳捕集电厂灵活运行方法的发展潜力、实现方式和技术特性,揭示了灵活运行的碳捕集电厂所具有的良好运行性能,指出碳捕集电厂将为电力系统带来巨大的效益提升空间。文中揭示了未来碳捕集电厂灵活运行方法这一领域的研究重点和发展方向,力图建立完整的碳捕集电厂灵活运行方法研究框架,以期为相关研究提供分析方向和研究思路。     

Development of Carbon Dioxide Capture Technologies in Coal-Fired Power Plants

With a particular reference to China Huaneng Group’s practices in CO_2 capture, this article presents a brief ing on the current development of CO_2 capture technologies in coal-fired power plants both in China and abroad. Sooner or later, the integration of CO_2 capture and storage (CCS) facility with coal-fired power plant will be inevitably put on the agenda of developers.     

考虑区域碳排放均衡性的电力系统最优阶梯碳价

考虑到碳排放重灾区居民的环境诉求,提出基于区域碳排放均衡性的综合指标碳排放权分配方案,以基准法分配方案和发电厂所在区域的碳排放量为标准,根据熵值法进行碳配额分配。为了研究碳价对电力系统碳排放量的影响,建立了电力系统三阶段最优阶梯碳价模型。第1阶段为正常情况下的机组组合问题,第2阶段为寻找最差的N-1故障场景,第3阶段为最优阶梯碳价的求解模型,通过列与约束生成(CCG)算法和二分法求解。算例分析表明,在减排任务较小时,阶梯碳价能够以较少的碳交易成本控制系统碳排放量;基于综合指标的碳排放权分配方案在平衡区域碳排放差异性方面效果显著。     

燃煤机组碳排放指标计算及影响因素分析

煤电是我国电力碳排放的主要来源,其机组碳排放指标是实施低碳规划和运行的基本依据。考虑我国燃煤电厂数据的可获得性,提出基于物料平衡的燃煤机组碳排放指标计算方法。该方法兼顾宏观统计的易操作性和技术应用的准确性,将宏观温室气体清单编制与微观规划运行指标相统一,可提高部门温室气体清单编制的精度,并为低碳电力系统在规划运行中落实减排指标提供基础数据。某电厂实际算例验证了方法的正确性和实用性,并对影响因素进行分析,进一步表明机组煤耗不决定其碳排放序位。