考虑广义储能与碳捕集设备联合调峰的电力系统低碳经济调度

在运用碳捕集设备提高深度调峰机组负荷低谷时段出力的同时,采用广义储能提高负荷高峰时段的碳捕集水平,是实现碳达峰、碳中和的重要途径之一。提出考虑广义储能与火电深度调峰的低碳经济调度模型,通过引入碳捕集设备与广义储能解决机组深度调峰损耗大及负荷高峰时段碳排放量高的问题。将深度调峰机组改造为碳捕集机组,提高其深度调峰时段的出力水平;将由价格型需求响应与储能装置构成的广义储能用于调度模型中,提高负荷高峰时段的碳捕集水平;以系统总运行成本最优为目标,制定各主体出力方案。仿真结果表明,所提模型能够缓解机组深度调峰压力,提高碳捕集机组的捕碳水平,兼顾系统的经济效益与低碳性能。

计及碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度

针对碳捕集与封存(CCS)技术和电转气(P2G)设备,提出一种计及碳捕集、P2G和储能设备联合运行模式,通过细化P2G两阶段运行过程,提高氢能的利用效率;利用储能设备解决CO_(2)在捕集和利用上的时间不匹配问题,并考虑阶梯式碳交易机制进一步降低综合能源系统(IES)中CO_(2)排放量。据此构建含碳捕集的IES低碳经济优化调度模型,并根据不同时刻碳排放量大小分成两种调度模式,利用Matlab软件中的求解器GUROBI软件对模型进行求解。仿真结果表明,所提调度方法可进一步降低系统运行成本、提高可再生能源消纳和减少碳排放量。

新型吸收剂捕集燃气电厂烟气中二氧化碳的中试研究

化学吸收法碳捕集技术是当前最具大规模工业化应用前景的烟气二氧化碳捕集技术,但存在能耗高的问题,开发低能耗碳捕集吸收剂可有效降低捕集过程对发电效率下降造成影响。结合燃气电厂烟气二氧化碳分压低的特点,通过实验室吸收解析试验和理化性质测试筛选出一种具备工业应用潜力的吸收剂(DTC01)。该吸收剂的解析速率较30%乙醇胺水溶液(monoethanolamine,MEA)高出近1倍。为了验证其在工业应用的表现和经济性,在华北地区某天然气电厂二氧化碳捕集中试装置上开展长周期运行实验。实验结果表明,在该中试装置上DTC01吸收剂长期运行时二氧化碳捕集率不低于90%,再生能耗为3.59MJ/kg,比MEA最低能耗值降低近20%,电耗降低近9%。受中试装置吸收塔填料层高度的限制,DTC01在中试装置上运行无法达到理论二氧化碳负荷的最高值,导致其再生能耗比实验室测试结果高,可进一步通过工艺优化提高其在工业应用的表现和经济效益。

计及碳捕集电厂综合灵活运行方式的含P2G综合能源系统低碳经济调度

针对电转气(P2G)、碳捕集系统在运行时间上存在的不同步问题,将储液罐作为CO_(2)“缓冲站”连接碳捕集电厂(CCPP)与P2G,构建考虑综合灵活运行方式的CCPP与P2G联合运行的综合能源系统(IES)低碳经济调度模型。通过研究储液罐的“能量时移”特性,分析包含储液罐的P2G-CCPP新型联合运行模式对于促进风电消纳、降低碳排放的积极影响,基于此建立考虑CCPP综合灵活运行方式以IES总运行成本最小为目标的低碳经济调度模型,在CPLEX中以改进的IEEE 39节点电力网络模型和7节点天然气网络模型为例进行仿真验证,结果证明所提运行方式对于实现IES低碳经济调度有重要的借鉴作用。

计及改进生物质燃气和阶梯碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为了推动生物质能开发利用并提高综合能源系统运行能效,提出一种含改进生物质燃气BNG(biomass natural gas)和阶梯碳交易的综合能源低碳经济调度模型。首先,构建考虑二阶变压吸附的生物质燃气模型;其次,将生物质燃气耦合电转气和碳捕集系统,从而实现二氧化碳的利用与封存。然后,完善生物质燃气参与后的阶梯碳交易模型,以综合能源系统经济运行成本最小构建目标函数进行优化求解。最后,通过设置不同场景进行分析,验证所提模型能够有效提高系统的经济性以及低碳性。

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(powerto-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。

耦合碳捕集系统的燃气蒸汽联合循环综合性能研究

燃气蒸汽联合循环(natural gas combined cycle,NGCC)具有清洁、高效、部分变负荷能力强等特点,将NGCC机组与碳捕集系统耦合是实现碳减排的重要途径之一。以国际能源署(International Energy Agency,IEA)报告中的884 MW二拖一燃气蒸汽联合循环机组为参考对象,利用Ebsilon软件对其进行建模验证。基于能量梯级利用原则,提出了4个不同的NGCC机组与碳捕集系统耦合方案,分别是抽汽回除氧器、抽汽换热回除氧器,抽汽回凝汽器以及增设小汽机加回热回除氧器。并进一步分析了4种不同耦合方案的热力性能,其能量惩罚分别为6.67%、6.59%、 6.81%和5.46%,得出方案4能有效降低能量惩罚。

燃气-蒸汽联合循环电厂实施碳捕集的可行性研究

以杭州某电厂390 MW燃气-蒸汽联合循环机组为对象,研究了增设碳捕集装置的可行性。针对燃气轮机排烟进行了吸收液筛选,选定了一种低能耗吸收液。根据回收规模的不同,制订了全捕集、捕集量为0.5 t/h和捕集量为1.0 t/h 3个典型方案,并进行经济技术分析。结果表明,捕集能力为1.0 t/h的方案具有可行性,且经济性最佳,故为推荐方案。

碳捕集技术在燃气电厂中的应用

介绍了吸收法碳捕集技术处理燃气电厂烟气的工艺流程以及该工艺中的关键设备。选用MEA和离子液体作为吸收剂,分别对碳捕集装置进行了试验研究。结果表明,离子液体作为吸收剂具有更好的运行稳定性和经济性。

碳捕集技术在燃气电厂中的应用

介绍了吸收法碳捕集技术处理燃气电厂烟气的工艺流程以及该工艺中的关键设备。选用MEA和离子液体作为吸收剂，分别对碳捕集装置进行了试验研究。结果表明，离子液体作为吸收剂具有更好的运行稳定性和经济性。

CH_4/O_2/H_2O燃气轮机富氧燃烧特性

使用Chemkin—Pro对CH4富氧燃烧特性（层流火焰传播速度、自点火延迟时间、化学反应特征时间及污染物的排放）在典型燃气轮机运行条件下进行了计算．计算采用GRI—Mech3．0详细化学反应机理，包括53种组分，325个基元反应．结果表明，对于带有碳捕集的系统，当量比增加2％，便可以使得排气中氧气浓度下降50％；设计CH4／空气所用的自点火延迟时间的经验或准则也同样适用于CH4／02／H20；当CH4／02／H20中氧气的体积分数为26％～27％时，富氧燃烧室的回火、吹熄以及出口温度特性与以CH4／空气为燃料的燃气轮机最接近，此时对原型燃烧室的结构改动最少．

基于CIPSO算法的综合能源系统优化

随着“双碳”政策的提出,节能环保理念的重要性更加凸显提高。为降低系统运行成本、减少弃风弃光和二氧化碳的排放,构建了含P2G和碳捕集设备的综合能源系统;采用非线性惯性权重、异步学习因子和混沌映射改进粒子群算法,并测试对比改进前后的算法性能;以改进的综合能源系统作为算例,使用改进后的粒子群算法(CIPSO)对综合能源系统模型进行求解,分析P2G设备和碳捕集设备参与综合能源系统对系统总成本、碳交易成本和购能成本等的影响。研究结果表明改进后算法对目标函数求解具有快速性和准确性。

能源绿色低碳转型支撑技术

煤炭清洁高效利用。加强煤炭先进、高效、低碳、灵活智能利用的基础性、原创性、颠覆性技术研究。实现工业清洁高效用煤和煤炭清洁转化,攻克近零排放的煤制清洁燃料和化学品技术;研发低能耗的百万吨级二氧化碳捕集利用与封存全流程成套工艺和关键技术。研发重型燃气轮机和高效燃气发动机等关键装备。研究掺氢天然气、掺烧生物质等高效低碳工业锅炉技术、装备及检测评价技术。

计及源-荷不确定性的综合能源系统两阶段优化调度

“双碳”背景下,为实现清洁能源稳定消纳,降低能源机组碳排放,提高综合能源系统运行经济性,提出一种低碳综合能源系统两阶段优化调度策略。日前调度考虑综合需求响应平抑供需差异波动风险,基于条件风险价值理论优化供能方案,保障系统运行稳定性;日内供能通过构建低碳综合能源系统模型,引入碳捕集设备、储碳装置与电转气协同运行,进一步消纳清洁能源的同时,提升系统的低碳性和经济性。基于此,构建以综合成本和碳排放量最小为低碳经济运行目标的模型,利用max-min模糊算法得到折中最优解,通过设置不同场景,对比验证了所提方案的有效性。

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CO_(2),电转气(power-to-gas,P2G)设备可将CO_(2)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。