以煤气化为核心的甲醇、电的多联产系统分析(上)

以煤气化为核心的多联产系统是一条解决我国能源领域可持续发展的重要途径。由于是刚刚兴起,多联产系统的详细分析还未见诸文献。基于流程模拟,对甲醇、电的多联产系统的多种设计进行了模拟计算和初步优化,提供的数据将为多联产系统的进一步全面评价和系统选择打下重要的基础。

用于多联产的浆态床液相法甲醇合成模拟研究

能直接使用煤基合成气作为原料的浆态床液相法甲醇合成技术是多联产系统的关键技术之一 ,是耦合动力、化工过程的桥梁 .从多联产的角度对浆态床液相法甲醇合成技术进行了模拟研究和经济分析 ,明确了浆态床反应器适合直接使用富 CO的煤基合成气作为原料 ,采用一次通过工艺与发电构成多联产系统 .

新型煤基能源转化技术发展分析

分析了煤炭在我国未来能源供应中的基础性地位,以及发展新型煤基转化技术的重要性.重点对先进煤电、煤基液体燃料、煤基多联产和CO2捕捉等四类新型煤基能源转化的发展现状、障碍以及未来发展潜力进行了评价.在此基础上,以促进煤炭可持续利用为目标,分研发、示范、推广和产业化四个阶段,提出了2050年前促进我国新型煤基能源转化技术发展的总体安排和政策建议.

以煤气化为核心的甲醇、电的多联产系统分析(下)

煤气化和多联产是煤清洁利用的必然发展趋势,多联产在系统方面还存在很多有待研究的问题。本文通过对不同设计的甲醇、电的多联产系统在经济、能量、环境三方面的比较,得出了甲醇、电多联产系统的最优设计,定量分析了多联产系统对比产品单独生产的好处。并进一步对多联产系统产生经济、节能效益的机理进行了揭示。

用多联产概念改善IGCC经济性的分析

相比纯IGCC发电 ,耦合IGCC与化工过程的多联产系统更有优势 ,气化规模扩大、生产过程耦合带来的好处可以实现气化技术最大的环境效率和经济的适应性。经济分析表明 ,将IGCC改造成联产甲醇的多联产系统比单纯改造为“公用工程岛”更具经济上的优势 ,是帮助我国推进IGCC建设的一条新思路。

对我国中长期(2030、2050)节能发展战略的系统分析

首先,从全生命周期视角出发,对我国能耗增长的根源进行了剖析;其次,剖析了节能的基本概念和内涵,指出应重点区别建设型能耗和运行型能耗;最后,总结了中长期节能的战略目标,以及制度节能、系统节能、技术节能3类实现措施,并对系统节能开展了住宅寿命问题的案例分析。

考虑水膜闪蒸的核电汽轮机甩负荷动态特性的研究

甩负荷时的大惯性和水膜闪蒸现象使得核电汽轮机比常规汽轮机有更大的超速危险性 ,所以对核电汽轮机甩负荷动态特性的研究对控制系统设计和保证机组的安全有重大意义。该文从工质流动、蓄积、作功、状态变化的机理角度建立了国产 60 0 MW核电汽轮机的数学模型 ,并特别建立了水膜蒸发量、吸热量以及附加做功的计算模型 ,以反映甩负荷时的水膜闪蒸现象。文中应用数学模型对不同控制方式下机组的甩负荷动态过程进行了仿真计算和比较 ,特别探讨了水膜闪蒸、中间再热主汽门的关闭和泄漏对超速的影响。图

氢—水逆向运输系统工程的方案设计及可行性分析

为解决我国能源和水资源逆向分布的问题,提出了跨区域氢-水逆向运输系统工程构想:将东部丰富的水资源运往西部,利用西部丰富的可再生电力来生产“绿氢”,再供给东部。为评估该工程的可行性,依据“方案设计和物理建模→单主体运营模式经济性建模→多主体运营模式分析”的思路开展研究。结果表明:该工程的能量和物质效率分别为44.25%和93.5632%;单主体运营模式下,工程净现值为-701.35亿元,政府需提供大额资金补贴;多主体运营模式下,若采取“基础设施主体+双区域主体”模式,政府可提供资金补贴或提高氢价,若采取专业化分工模式,政府可采取“财政调拨+补贴”或引导水销往高水价行业;综合考虑经济可行性,建议实施专业化分工运营模式。

关于东北限电问题的系统思考

近期东北地区多个城市发布限电通知,不仅限制了工业用电,居民用电也同样受到影响。不少居民在社交平台称用电高峰期“没有通知就被突然停电”,生活和工作都受到较大影响。此后包括辽宁、吉林、黑龙江等地均发布通知作出回应。9月26日辽宁电力保障工作会议就指出,9月23日至25日电力供应缺口进一步增加至严重级别。为防止全电网崩溃,东北电网调度部门依照有关预案直接下达指令执行“电网事故拉闸限电”,用电影响范围扩大到居民和非实施有序用电措施的企业。

碳约束条件下电力行业低碳转型路径研究

在碳达峰碳中和战略目标要求下,能源系统面临着巨大的低碳转型压力。电力行业作为最大的碳排放来源以及支撑终端电气化发展的关键行业,在整体能源系统低碳转型中的角色至关重要。为此,该文建立具有高时空分辨率和技术准确度的电力系统长期规划方法,形成基于电力平衡的电力行业长期规划与短期运行联合优化模型。基于该模型,研究中国电力行业的低碳转型路径,将低碳排放目标作为碳约束条件,用倒逼的方式确定出各类发电技术随时间的发展规模、地域分布和投资成本。结果表明,电力行业若要实现气候目标,需要处理好几个关键问题,包括可再生能源的扩张、煤电的提前退出、碳捕集技术的应用以及转型投资的保障。该文通过将不同排放目标下的转型路径和成本进行细致的对比分析,为相关政策制定提供科学支撑。

大型燃气轮机冷却空气量分配及透平膨胀功计算方法研究

根据大型发电燃气轮机的结构和性能信息,利用ASPEN软件建立了较详细的系统及部件的热力计算模型,对其冷却空气参数及其分配规律进行了推测;以逐级计算冷却空气做功的详细计算方法为基准,在透平压比及排气温度相同的条件下,对使用两种透平进口温度计算透平膨胀功的简化方法进行了比较和分析,展示了不同计算方法得出的功率和效率存在差别的原因;分析结果证明,两种由透平初温计算透平膨胀功的方法对功率的计算结果相似,但根据ISO方法定义的透平进口温度透平膨胀功,相应效率的值更接近透平的级等熵效率,效率意义明确,是一种较理想的简便计算方法。

基于Aspen Plus建立喷流床煤气化炉模型

Two models that can predict and simulate the performance of entrained bed coal gasifier were established by using the process simulator--Aspen Plus The models are characterized by handling solid materials directly rather than converting them into equivalent conventional components One model uses Aspen built in RGibbs model, and the other uses a user self defined model Both models were verified by the industrial data of three typical entrained bed gasifiers--Texaco, Shell and Destec Finally, the optimal equilibrium temperature ranges of different gasifiers were analyzed and discussed The analysis showed that the optimal equilibrium temperature of slurry feed gasifiers was lower than that of dry coal feed Shell gasifier, and the results of the slurry feed type gasifiers were more sensitive to equilibrium

2030年中国煤电SO_2和NO_x排放总量的情况研究

对2006—2007年我国火力发电机组的大气污染物排放总量和污染治理情况进行了回顾.采用设定情况分析方法,对2030年我国燃煤发电机组SO2和NOx的排放总量进行了研究,给出了不同排放标准下2030年SO2、NOx排放总量以及不同脱硫设备投运比例下SO2的排放总量.基于研究结果,对2030年前燃煤发电机组节能环保政策的制订提出了一些初步的建议.

现实可行且成本可负担的中国电力低碳转型路径

电力行业的脱碳对于实现《巴黎协定》的减排目标至关重要,但同时也面临着巨大的困难和挑战,具有很强的复杂性和不确定性。为了给出现实可行且成本可负担的电力低碳转型路径,建立了具有足够时空分辨率和技术准确度的“自下而上”能源系统模型来模拟与优化中国电力行业的未来发展路径。通过设置3种典型情景(基准情景、2℃情景和1.5℃情景),分析电力脱碳技术路径以及相应的实施方案。结果表明,若按照当前的电力发展趋势,将不能实现《巴黎协定》规定的2℃/1.5℃目标,必须在当前基础上加大可再生能源扩张、加快燃煤电厂退出以及大规模部署碳捕集技术。未来30 a,风电和光伏发电需要逐渐转变为主力电源,年均装机增速达到当前水平的2~4倍。燃煤机组的容量需要逐渐减少,部分机组甚至要提前退役,这将导致燃煤机组的平均寿命降低0.42~1.93 a,对应1050亿元~6550亿元的搁浅成本。碳捕集技术需要大规模应用,尤其是煤炭生物质掺烧再加碳捕集装置的技术,到2050年,电力行业的二氧化碳年捕集量达到8.9亿t~10.8亿t。为了保障上述转型路径的实现,需要处理好电网安全稳定运行、煤电有序退出、碳捕集技术的部署以及转型投资成本的问题。通过加大储能等先进技术研发力度、建立存量煤电有序退出机制、加快碳捕集相关技术的研发与应用示范以及建立和完善绿色投融资机制等措施,可以有效解决这些问题。应对气候变化是全人类共同的责任,应当从现在起就超前部署相关措施和政策,以实现2℃/1.5℃目标下的中国电力低碳转型。

西北地区源端基地综合能源系统的技术方案设计及优化研究

我国可再生能源电力的大规模发展,面临着风光资源和电力负荷逆向分布以及可再生能源电力输出不稳定等问题的挑战。为此,有学者提出"源端基地综合能源系统"的概念,提议通过多能互补、特高压直流输电、就地消纳等途径促进风光资源充分利用。该文基于该概念,结合西北地区实例开展建模优化研究,以明确系统的技术方案及揭示其优化规律。首先,通过政策解读和工程技术调研,明确建模的目的和边界。之后,以最大化风光电力占比和最小化系统总成本为目标函数,建立仅考虑特高压直流外送和进一步考虑需求响应的2类系统优化模型,分别得到帕累托最优前沿,并通过分析对比揭示风光电力占比提高过程中系统优化配置的变化规律。结果表明,为实现高风光电力占比的外送,应更加重视配套风电机组、天然气联合循环机组、锂电池储能机组的建设,以形成若干风光气储一体化基地。此外建议尽早引入需求响应机制来改善电力外送经济性、促进可再生能源就地消纳。

中国煤炭清洁燃烧技术路线图的初步探讨

在防治污染的迫切要求下,中国必须加快发展煤炭清洁燃烧技术,但当前针对中国煤炭清洁燃烧技术路线图的研究还相对缺乏。本文对我国煤炭利用的结构特点、发展煤炭清洁燃烧技术的重要意义进行了概述,并重点围绕六类煤炭清洁燃烧技术发展的战略思路和目标、国内外技术现状、未来技术方向、重点领域和关键技术等问题进行了初步探讨。在此基础上,描绘了2050年前中国的煤炭清洁燃烧技术路线图,并给出了相关战略建议。结果表明,近期必须加快在中小型燃煤工业锅炉中应用一批新型循环流化床技术,在民用散烧煤领域推广一批优质型煤和先进炉具,切实减少分散式燃煤污染。从长远来看,政府应加强规划引领,切实提高煤炭用于清洁高效集中发电的比重,并持续研发一批面向未来的绿色煤电技术和系统。

生态工业园评价方法研究:以北京市为例

建立科学有效的评价方法将有助于稳步推进我国的生态工业园建设,而园区所处区域的特点对于评价指标的选择和评价体系的建立具有重要影响。本研究在借鉴国内外最新研究成果的基础上,针对北京工业开发区的发展现状和特点,考虑相关性、可操作等原则,初步提出了一套生态工业园评价指标体系框架及其计算评价方法。评价指标共分为6大类准则,共计25个具体指标,划分为“控制性”指标和“指导性”指标。前者包括:信息基建共享类指标、管理与发展类指标、减量消耗类指标、园区环保类指标。后者包括:循环利用类指标和产业共生类指标。该指标体系蕴涵的思想和理论方法已成为推进北京生态工业园建设的重要借鉴,也可作为国家生态工业园评价方法研究的有益补充。

关于广义节能的思考

进入21世纪,中国能源面临着五大严峻挑战:能源供应紧张、液体燃料短缺、环境污染严重、温室气体排放、农村和城镇清洁能源供应等,严重制约了我国的可持续发展。我国以煤为主的能源格局仍将持续,发展模式和用能理念必须从我国具体国情出发,走自己的路,严格执行能源生产和消费总量控制,从整个产业链和供应链节能减排,从全生命周期角度提高能源的综合利用效率。提出了可持续能源系统的IDDD+N基本原则,即转换整合化(Integration)、需求精细化(Differentiation)、供应多样化(Diversification)、布局分布化(Decentralization)和调度、控制、管理网络化(Network)。可持续能源系统的核心是"把合适的能源放在合适的地方"。

我国煤基多联产系统的发展潜力及技术路线研究

煤基多联产技术是先进清洁的煤炭利用技术,是综合解决我国能源系统主要问题的关键技术。针对我国多联产系统概念不清的现状,本文根据我国国情总结提炼出了多联产系统的定义及分类方法。同时,随着我国能源需求的不断增加,我国液态燃料供应紧张的问题日渐凸显,煤基液态燃料的发展势在必行,本文通过建立能源安全损益模型,得出了我国煤基替代燃料发展的最优规模。在此基础上,对我国多联产系统的发展潜力进行分析,提出了到2030年前我国煤基多联产系统的发展战略和技术路线。

中国整体煤气化联合循环电厂的经济性估算模型

在实际整体煤气化联合循环(IGCC)工程项目进行详细的经济性计算之前,通常需要进行估算,从而对项目的经济性有较为清楚的了解.将国外估算模型与国内目前燃气轮机联合循环电厂的实际经济数据相对比,以获取较为准确的参照标定,确定适用于我国的关键参数和各类计算因子,并对其基本方法进行一定的改进,从而最终建立适用于我国的IGCC经济性估算模型.