太阳能辅助燃煤机组碳捕集系统性能研究及技术经济分析

以某电厂600 MW燃煤机组为研究对象,提出利用烟气余热及太阳能热作为燃烧后碳捕集的热源,以机组抽汽作为脱硝系统热源。建立成本模型和热经济学模型;研究产品单位成本、产品单位热经济学成本的构成及分布规律;分析燃料价格和设备投资成本对各组件产品热经济学成本的影响;对集成系统进行了技术经济分析。研究结果表明:影响单位成本的主要因素为燃料成本、组件效率和比不可逆成本;影响热经济学成本的主要因素为比不可逆成本和投资成本;不计及投资成本时,集成系统产品单位热经济学成本比原系统有所降低;影响太阳能集热场及低压省煤器热经济学成本的主要因素为投资成本、比负熵成本和比不可逆成本。参考电站发电成本随CO2排放税收价格的升高而升高,集成系统CO2排放税收升高对发电成本影响不大,CO2售价可弥补部分发电成本的提高。     

燃煤锅炉烟气CO2捕集系统经济性分析

以胜利电厂燃煤锅炉的3万t/a烟气CO2捕集系统为研究对象,对系统建设投资、运行费用(直接与间接运行费用)的组成及比例,以及经济效益进行计算分析.结果表明,系统的捕集纯化部分占总建设费用的50％以上,而存储部分仅为1/10左右;在运行费用中,直接运行费用占3/4以上,其中以电和蒸汽的费用投入最大;间接运行费用所占比例较小,且各项目费用分摊较均匀;系统投资的经济性随CO2捕集成本的增加而降低,当捕集成本达到400元/t以上时,基本无利润.胜利电厂锅炉CO2捕集系统的利润率约为15％.     

集成ORC与太阳能的燃煤机组碳捕集热力系统性能分析

为降低CO₂排放,提高能源利用效率,该文建立超超临界二次再热-碳捕集集成系统。利用碳捕集汽轮机排汽为再沸器提供能量,并在集成系统基础上提出3种优化方法。结果表明,3种优化方案都提高了机组效率和热力性能,热效率分别提高0.508%、1.314%和4.817%,对应煤耗分别降低4.514g/(k W.h)、11.428g/(k W.h)、39.440g/(k W.h)。当设定碳捕集率为96%、CO₂再生能耗为3.8GJ/t时,对集成系统及3种优化系统进行技术经济性分析与(火用)分析。通过分析可知,方案Ⅲ的平均发电成本(the levelized cost of energy,LCOE)和CO₂减排成本最低;(火用)分析表明高压加热器的(火用)效率、(火用)损普遍高于低压加热器。3种方案中,方案Ⅲ的高压加热器(火用)效率明显高于方案Ⅰ与方案Ⅱ,从系统各设备(火用)分析对比来看锅炉(火用)效率最低。与锅炉相比较汽轮机的(火用)损失相对较小,其中超高压缸和低压缸(火用)损失所占比例相对较大。     

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。     

CO_2捕集技术在燃煤电厂中应用的经济性评估

以600MW燃煤机组为例,用经济学成本分析的方法,对单乙醇胺(monoethanolamine,MEA)吸附技术和富氧燃烧技术进行经济性评估,把供电成本和CO2减排成本定为评估的重要指标。通过对比表明,不考虑CO2收益时,富氧燃烧机组的供电成本(0.416 4元/(kW h))比MEA吸附机组(0.501 9元/(kW h))低0.085 5元/(kW h),并且其CO2减排成本(206.3元/t)比MEA吸附机组(364.7元/t)低158.4元/t;考虑CO2收益时,富氧燃烧机组的供电成本(0.2389元/(kW h))比MEA吸附机组(0.2988元/(kW h))低0.0599元/(kW h)。可见在大规模捕集CO2技术的应用中,富氧燃烧技术比MEA吸附技术更经济。通过敏感性分析的结果可以看出,煤价的变化对供电成本的影响程度是最大的。     

燃煤电厂开展大规模碳捕集的技术路线选择及经济敏感性分析

为研究燃煤电厂开展大规模碳捕集的可行性,以某100万t/a的典型碳捕集装置为例,对国内外碳捕集装置的技术路线和经济敏感性进行了分析。结果认为:我国开展大规模碳捕集示范,选择技术路线时,应以改进的化学吸收法碳捕集技术为主;选择吸收剂时,应以得到工业验证的改进型复合胺吸收剂为主,同时可适当考虑未来采用其他吸收剂体系的备用措施;选择节能工艺时,应结合投入和产出比,优先选择烟气预冷、级间冷却、贫富液分流、闪蒸压缩等成熟工艺;投资成本中设备购置费占比高达83.8%,应重点做好关键设备的优化和选型;运行成本中蒸汽和电耗成本占比达到72.8%,项目建设中应优先选择蒸汽和用电成本较低电厂;在敏感性参数波动范围为±10%时,投资成本、单位捕集能耗、蒸汽价格、电价、吸收剂单价对最终碳捕集综合成本的敏感性影响大小分别为6.2、12.4、12.5、8.3、2.0元;蒸汽价格、单位捕集能耗、电价是影响碳捕集成本的显著因素,其次是投资成本、吸收剂单价等。     

耦合碳捕集的直接空冷燃煤机组特性分析和背压优化EI北大核心CSCD

配置碳捕集技术将大幅改变直接空冷燃煤机组中汽机–给水和冷端系统的工质与能量分配,导致安全风险和经济损失。为提高耦合碳捕集的直接空冷燃煤机组发电效率,该文建立发电–碳捕集系统的全工况动态机理模型,分析变捕集率条件下子系统状态和整体经济性,揭示出捕集率对背压–发电功率和背压–风机耗功的影响规律,提出以热耗率最小为优化目标,以捕集率、锅炉负荷和环境参数为边界条件的背压优化方法。结果表明:每增大1%的CO_(2)捕集率对应1.06MW发电功率损失和15.2kJ/(kW·h)热耗率增量;背压优化降低了发电热耗约200~260kJ/(kW·h);捕集率为90%时,最优背压低至3.85kPa;高温、大风和高负荷时,捕集率的变化对最优背压影响较大。结果可为空冷燃煤–碳捕集整体系统的变工况高效运行提供决策依据。     

改进型太阳能–干法碳酸盐系统的燃煤电站灵活性碳捕集方案分析

由于CO_2排放对全球气候变化的显著影响导致燃煤电站的碳捕集问题受到广泛关注。采用干法碳酸盐(dry carbonate process,DCP)捕集低温烟气中CO_2相比于传统钙循环方法(calcium cycle,CaL)具有诸多优势,且太阳能可用于提供吸附剂再生所需热量,从而取代汽轮机中低压抽汽。然而,现有研究并未改善DCP操作流程,传统的设备布置不仅增加热量损失,还增加了投资成本。研究以600MW燃煤电站尾部烟气为对象,通过去除DCP中再生器和再沸器,提出槽式太阳能集热器直接加热吸附剂的改进型方案,即吸附剂再生在集热管道中进行,不仅降低设备投资和运行成本,而且实现DCP工艺与燃煤电站解耦,消除DCP对电站蒸汽循环依赖,进一步提升系统操作的灵活性,显著增加集成系统的技术经济优势。选用EBSILON和Aspen plus构建燃煤电站与改进型方案模型,全面提升了改进型方案灵活运行过程的装置性能和年发电量,为系统的设备检修提供足够时间,缓解了瞬态气候条件的影响,研究结果将为改进型太阳能-DCP系统的应用提供有利指导。     

600 MW燃煤机组SO2、烟尘综合治理技术经济性分析

针对燃煤电厂烟尘、SO₂超低排放要求,简述目前多采用的高效脱硫技术,脱硫系统协同除尘技术和湿式电除尘器技术。以某燃用高硫、高灰煤600 MW机组SO₂、烟尘超低排放改造为例,在技术参数、工程量、适应能力、投资及运行成本方面,对双塔双循环脱硫协同除尘方案（方案1）及双塔双循环+湿式电除尘器脱硫除尘方案（方案2）进行技术经济比较。由比较结果可知,方案1的改造工程量、检修维护工作量及增加的厂用电耗小于方案2;方案2在机组负荷和入口烟尘浓度适应性、烟尘理化特性敏感度、运行稳定性方面优于方案1;方案2的总投资费用、运行维护成本高于方案1,但能够进一步协同脱除SO₃,有助于消除蓝色烟羽现象。     

燃煤烟气碳捕集两相吸收剂开发及其性能研究

化学吸收法捕集燃煤烟气中的CO₂是一种有效的降低CO₂排放的方式。两相吸收剂与传统有机胺吸收剂相比,能够明显降低捕集过程中的再生能耗,降低捕集成本。开发了一种新型的两相吸收剂,以物理溶剂二乙二醇二甲醚作为分相剂,乙醇胺和羟乙基乙二胺作为主剂,对其吸收再生性能、黏度、水相占比与分相区间进行了测试,将两相分别进行核磁共振光谱分析以确定其组成和分相机理。针对配方中的有机胺成分进行了优化,优化后的吸收剂配方吸收再生性能均优于传统的5 mol/L乙醇胺吸收剂,循环吸收容量可达2.086 mol/kg,99%以上的CO₂富集在水相,进入再生塔的吸收剂流量可减少约40%,富水相黏度低于10 mPa·s,理论再生能耗(以CO₂计)为2.688 GJ/t,具有良好的工业化应用前景。     

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。     

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.     

具备碳捕集功能的半闭式再压缩超临界二氧化碳布雷顿循环的经济性分析

近零排放发电技术是我国实现碳达峰、碳中和目标的重要技术手段之一。针对半闭式再压缩超临界二氧化碳（S-CO2）布雷顿循环,建立了热力性能计算模型,并基于平准化发电成本和碳捕集成本,构建了其经济性能评价模型,并进行了关键参数的敏感性分析。结果表明:在几乎100%碳捕集率的情况下,半闭式再压缩S-CO2布雷顿循环的净效率为46.05%,平准化发电成本为609.4元/(MW·h),碳捕集成本为204.1元/t,远低于我国电力行业的平均碳减排成本。此外,燃料价格对平准化发电成本和碳捕集成本有重要的影响。燃料价格增长40.0%,导致平准化发电成本增长33.6%,碳捕集成本增加17.2%。     

燃煤电站CO_2捕集技术研究现状及前景展望

由CO2等温室气体引发的温室效应对全球环境造成了显著影响,这使得CO2捕集和储存技术受到了越来越多的重视。燃煤电厂是CO2重要的排放源,同时也是将来CO2捕集技术的主要应用对象。本文介绍了4种主要的燃煤电厂CO2捕集技术,包括燃烧前脱碳技术、燃烧后CO2捕集技术、富氧燃烧技术和化学链燃烧技术,分析了这些技术各自的优势和亟待解决的问题,并从经济性、先进性和成熟度3个方面对这些技术进行了比较,最后对我国CO2捕集技术发展前景进行了展望。     

我国生物质能-碳捕集与封存技术应用潜力分析

生物质能-碳捕集与封存(BECCS)技术有望通过实现负排放,使全球温室气体穗定在较低甚至近零排放水平.为了评估BECCS在我国的应用及减排潜力,本文梳理了BECCS技术的发展现状,系统阐述了生物质资源量、技术成熟度、经济性和政府政策等因素对BECCS技术部署的影响,评估了基于农林废弃物燃烧发电、燃煤耦合生物质发电和生物...     

燃煤电厂碳捕集、利用与封存商业模式与政策激励研究

碳捕集、利用与封存（carbon capture,utilization and storage,CCUS）产业化面临成本高昂、技术安全性及公众接受性等多重挑战,但是,缺乏成熟的商业模式以及相应的政策激励,更是阻滞CCUS技术产业化发展的重要因素。因此,探索可行的CCUS商业模式,并制定相关激励政策,对于促进CCUS商业化部署、实现国家碳中和目标具有重要意义。以燃煤电厂为重点,构建系统动力学模型,从经济、技术可行性以及减排效益等层面对比分析了2种不同的CCUS商业模式,并对不同激励政策情景下系统运行效果进行评估。结果表明,垂直整合模式是目前中国最有发展潜力的CCUS商业模式,不同的激励政策会引起CCUS系统发生不同的变化。基于研究结论,本文提出制定差异化的发电配额补贴政策、积极发展碳排放权交易市场等建议。     

考虑电锅炉辅助供热碳捕集机组的电热系统低碳调度

我国北方地区的热电联产机组(combined heat and power,CHP)装机容量较大,在供暖期受“以热定电”约束产生大量碳排放。在CHP机组中加入碳捕集设备(carbon capture and storage,CCS)能减少其碳排放,但加剧了CHP机组的电、热耦合,因此,该文引入电锅炉及储热装置,为CCS辅助供热,针对含电锅炉辅助供热的CHP-CCS机组的电热系统低碳调度开展研究。首先研究具有储热CHP-CCS机组的运行特性模型,然后建立考虑碳交易成本的含CHP-CCS机组的电热系统低碳调度模型,其中采用模糊机会约束描述风电及负荷的不确定性。最后以改进的IEEE 30节点系统和西北地区某实际系统为算例,分析不同热源容量及置信水平对电热系统运行经济性、碳排放及弃风的作用,给出了电热系统日优化调度方案。     

燃煤烟气CO_2捕集系统与电厂系统集成分析

应用于电厂的烟气二氧化碳捕集技术是能实现大规模降低二氧化碳排放的主要手段之一。文中从二氧化碳捕集系统与电厂系统集成角度出发,分别从烟气、汽水循环、冷却水等3个系统分析了捕集系统对电厂的影响及可以采取的集成及改造措施。结合660 MW超超临界机组进行二氧化碳捕集前后的模拟计算,考察二氧化碳捕集对电厂的影响,结果表明,全烟气中90%的二氧化碳捕集后电厂发电净效率降低约10个百分点。