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Carbon Capture Power Plants in Power Systems:Review and Latest Research Trends 內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
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全球氣候變化是當(dāng)前人類社會(huì)面臨的最大挑戰(zhàn)之一，嚴(yán)重威脅人類的可持續(xù)發(fā)展。為應(yīng)對(duì)氣候變化，各國(guó)政府和相關(guān)部門都采取了積極的應(yīng)對(duì)措施，通過(guò)提高能源綜合利用效率、發(fā)展可再生能源等方式，大力探索低碳發(fā)展新途徑[1]。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
自1990年《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》達(dá)成以來(lái)，國(guó)際社會(huì)形成了一系列重要的氣候變化協(xié)定。2015年11月在巴黎舉辦的氣候大會(huì)上通過(guò)了《巴黎氣候變化協(xié)定》，明確指出在本世紀(jì)把全球平均氣溫控制在工業(yè)化前水平以上2 ℃之內(nèi)，并努力將氣溫限制在工業(yè)化前水平以上1.5 ℃之內(nèi)。各國(guó)政府紛紛響應(yīng)國(guó)際社會(huì)達(dá)成的氣候變化控制目標(biāo)，做出了各自國(guó)家的減排承諾，并逐步將其提上立法日程。中國(guó)是全球碳排放最大的國(guó)家，實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略，是中國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。作為一個(gè)負(fù)責(zé)任的大國(guó)，中國(guó)政府也做出應(yīng)對(duì)氣候變化的莊嚴(yán)承諾：到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年下降40%～45%，到2030年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年下降60%～65%[2]。從碳排放結(jié)構(gòu)上看，電力行業(yè)是CO2排放的主要來(lái)源之一，呈現(xiàn)碳排放量大、增速快的特點(diǎn)。低碳經(jīng)濟(jì)下，電力行業(yè)勢(shì)必成為碳減排的主力軍，面臨著巨大的減排壓力。但與此同時(shí)，電力行業(yè)可通過(guò)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、設(shè)備改造、規(guī)劃運(yùn)行模式調(diào)整等措施有效降低碳排放，具有明顯的碳減排潛力。 本*文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m
碳捕集與封存（carbon capture and storage，CCS）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳化的關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注。電力行業(yè)的碳排放主要來(lái)自于大型火力發(fā)電廠，排放源少、排放量大，便于集中管理，適合采用CCS技術(shù)[3]。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）的第5次評(píng)估報(bào)告中也明確指出，CCS技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)零碳排放和負(fù)碳排放至關(guān)重要[4]。對(duì)于中國(guó)而言，當(dāng)前火電仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，通過(guò)在傳統(tǒng)火電廠中引入碳捕集系統(tǒng)，將其改造成具有低碳屬性的碳捕集電廠（carbon capture power plant，CCPP），可有效緩解化石燃料利用與碳減排之間的矛盾，具有廣泛的應(yīng)用前景[5]。 本+文`內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
在此背景下，開(kāi)展針對(duì)碳捕集電廠的相關(guān)研究，具有重大的戰(zhàn)略意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值。此外，碳捕集電廠的引入將對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的規(guī)劃與運(yùn)行等各方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，賦予其新的特征。各國(guó)學(xué)者已經(jīng)針對(duì)碳捕集電廠做了許多創(chuàng)新和富有意義的工作，現(xiàn)有研究的框架如圖1所示。本文首先介紹碳捕集電廠的基本原理與運(yùn)行特性，在此基礎(chǔ)上歸納總結(jié)碳捕集電廠及其對(duì)電力系統(tǒng)的影響相關(guān)研究，最后對(duì)碳捕集電廠在電力系統(tǒng)中的發(fā)展新動(dòng)向進(jìn)行展望。 禸*嫆唻@洎：狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
圖1 碳捕集電廠的相關(guān)研究現(xiàn)狀框架
Fig.1 Framework of the research on the carbon capture power plant 禸嫆@唻洎：狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
CCS技術(shù)將CO2從相關(guān)排放燃燒源中捕獲并分離出來(lái)，輸送到油氣田、海洋等地點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期封存，從而阻止或顯著減少溫室氣體的排放[6]，主要包括捕集、傳輸與封存3個(gè)環(huán)節(jié)，其中與發(fā)電廠密切相關(guān)的是碳捕集環(huán)節(jié)[4]。碳捕集技術(shù)可以分為燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒捕集3種[5,7]。 內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
燃燒后捕集是指利用合適的捕集方法從電廠化石燃料燃燒后的煙氣中分離CO2，其原理簡(jiǎn)單，而且不改變火電廠的原有發(fā)電流程，大多數(shù)的碳捕集電廠都采用這一技術(shù)。對(duì)電廠煙氣中的CO2進(jìn)行捕集的方法主要有化學(xué)吸收法、物理吸附法以及薄膜法。 禸*嫆唻@洎：狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
燃燒前捕集是將化石燃料通過(guò)氣化反應(yīng)生成合成氣，進(jìn)一步將合成氣轉(zhuǎn)換成H2和CO2，再通過(guò)物理吸收將CO2分離出來(lái)。因?yàn)樽儞Q器中CO2濃度高，因而可以采用能耗較低的物理吸收工藝。這種燃燒前捕集技術(shù)是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（integrated gasification combined cycle，IGCC）電廠的最佳選擇。
富氧燃燒捕集是指用富氧甚至純氧代替空氣助燃，使煙氣中的CO2濃度大大提高，便于進(jìn)一步提純和儲(chǔ)存。富氧燃燒電廠的系統(tǒng)主要由空氣分離裝置、燃燒/熱轉(zhuǎn)化/氣體質(zhì)量控制系統(tǒng)和CO2提純裝置組成。
3種捕集方式各有優(yōu)缺點(diǎn)[5,8]、經(jīng)濟(jì)成本也存在差異，對(duì)比如表1所示。燃燒后捕集的優(yōu)點(diǎn)在于原理簡(jiǎn)單、適用性廣，可以直接應(yīng)用于現(xiàn)有的大多數(shù)火電廠，但是由于CO2在煙氣中的濃度很低，因而該技術(shù)的碳捕集能力較弱，且能耗高、設(shè)備占地大；燃燒前捕集所需分離的氣體較少，CO2濃度上升，從而可降低捕集能耗并提高捕集能力，但是該技術(shù)需要改變發(fā)電流程，在對(duì)已有電廠的改造上受到較大的限制，適用范圍較窄；富氧燃燒捕集綜合了以上2種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不會(huì)對(duì)常規(guī)電廠的發(fā)電流程造成太大影響，碳捕集能力也較強(qiáng)，但是富氧燃燒需要?jiǎng)?chuàng)造高氧環(huán)境，帶來(lái)了較高的制氧成本，同時(shí)對(duì)燃料本身的清潔性要求較高，不適宜應(yīng)用于燃煤電廠。 本文+內(nèi)-容-來(lái)-自；中^國(guó)_碳+排.放_(tái)交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om
表1 三種碳捕集技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和成本比較
Table 1 Comparison of advantages,disadvantages,and costs of the three carbon capture technologies 內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com
從成本上看，目前燃燒后捕集技術(shù)的投資成本最低，但是由于能耗大導(dǎo)致碳捕集成本最高；燃燒前捕集技術(shù)的投資成本最高，但是運(yùn)行環(huán)節(jié)捕集成本很低；富氧燃燒捕集技術(shù)的投資成本和捕集成本介于二者之間。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，碳捕集電廠現(xiàn)在已經(jīng)在世界各國(guó)得到實(shí)踐。美國(guó)政府發(fā)布了對(duì)于CCS技術(shù)的科技專項(xiàng)基金資助[9]，英國(guó)和歐盟政府更是規(guī)定所有新建燃煤電廠必須具有碳捕集的資質(zhì)[10]。
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與此同時(shí)，中國(guó)也采取了積極的行動(dòng)大力發(fā)展碳捕集技術(shù)。2008年，華能北京熱電廠投產(chǎn)了年捕集能力為3000 t的示范性碳捕集系統(tǒng)[11]；華能上海石洞口二廠在其二期新建的超超臨界機(jī)組上安裝碳捕集裝置，年捕獲CO2 10萬(wàn)t，該項(xiàng)目已于2009年12月30日正式投入運(yùn)營(yíng)；2017年，陜西榆林建成了第1個(gè)大型碳捕集封存示范項(xiàng)目，通過(guò)從煤化工廠捕集CO2，提純后注入油田進(jìn)行驅(qū)油和封存，該項(xiàng)目計(jì)劃每年捕獲41萬(wàn)t CO2；2019年5月，廣東省碳捕集測(cè)試項(xiàng)目在華潤(rùn)電力海豐電廠正式投產(chǎn)，標(biāo)志著亞洲首個(gè)基于超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組的碳捕集技術(shù)測(cè)試平臺(tái)正式投入運(yùn)行；2019年11月，國(guó)華電力公司15萬(wàn)t/a碳捕集和封存示范項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。
根據(jù)國(guó)際能源組織發(fā)布的2050年中國(guó)與世界碳捕集技術(shù)發(fā)展路線圖，碳捕集技術(shù)將在未來(lái)幾十年迅猛發(fā)展[12-13]。從目前來(lái)看，高昂的成本仍然是制約碳捕集電廠大規(guī)模建設(shè)的主要原因。但可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著碳捕集技術(shù)的成熟、成本的下降以及國(guó)家相關(guān)政策的支持，碳捕集電廠將會(huì)受到越來(lái)越多關(guān)注并迎來(lái)快速發(fā)展，逐漸取代常規(guī)火電。
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在傳統(tǒng)火電廠原有發(fā)電設(shè)備的基礎(chǔ)上引入碳捕集系統(tǒng)，即形成碳捕集電廠。碳捕集電廠的發(fā)電系統(tǒng)與碳捕集系統(tǒng)間，以及碳捕集系統(tǒng)各個(gè)功能單元間并不存在流程上的耦合。通過(guò)引入輔助設(shè)備，碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)可以在一定程度上獨(dú)立于發(fā)電系統(tǒng)，其內(nèi)部各單元的運(yùn)行狀態(tài)也可在一定程度上解耦[14-16]。通過(guò)控制碳捕集電廠在各個(gè)單元之間的能量分配，可獨(dú)立調(diào)整其發(fā)電功率與碳捕集水平。碳捕集電廠的這種結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)行機(jī)理使其具有靈活運(yùn)行的潛力[17]。 本+文+內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
從現(xiàn)有相關(guān)研究來(lái)看，碳捕集電廠主要利用燃燒后捕集技術(shù)，其靈活運(yùn)行方式主要有2種類型[14,17-20]。 禸*嫆唻@洎：狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
1）分流式運(yùn)行方式。
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碳捕集電廠的分流式運(yùn)行有富液分流與煙氣分流2種實(shí)現(xiàn)方式。富液分流是指通過(guò)控制閥門使一部分富液直接返回吸收塔，而煙氣分流則是通過(guò)旁路系統(tǒng)使一部分煙氣直接排放到大氣中。通過(guò)增大返回吸收塔的富液比例或直接排放煙氣的比例，同步減小抽取蒸汽的比例，即可降低碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)行水平，增大碳捕集電廠的有功凈出力，反之亦然。
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2）溶液存儲(chǔ)式運(yùn)行方式。 本%文$內(nèi)-容-來(lái)-自；中_國(guó)_碳|排 放_(tái)交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om
碳捕集電廠可以在吸收塔和解析塔之間安裝一組溶液存儲(chǔ)器，分別存儲(chǔ)富液與貧液，使吸收塔中流出的富液與流入再生塔中的富液不再相等，進(jìn)而使CO2吸收過(guò)程與溶液再生過(guò)程相對(duì)獨(dú)立。如果流入再生塔中的富液超過(guò)吸收塔流出的富液，則碳捕集水平提升，電廠的有功凈出力減??；反之，則碳捕集水平降低，電廠的有功凈出力增加。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
碳捕集設(shè)備的安裝將改變?cè)邪l(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)，造成一部分的能量損失，這部分能量損失約占碳捕集電廠總出力的1/5。此外，在捕獲CO2的同時(shí)，也會(huì)消耗一部分的能量。因而，在顯著降低碳排放的同時(shí)，碳捕集電廠也帶來(lái)了系統(tǒng)發(fā)電功率的損失，主要來(lái)源于2類能量損耗[8, 21]。
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第1類能量損耗與碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)無(wú)關(guān)，主要是由于引入碳捕集系統(tǒng)造成電廠結(jié)構(gòu)變化和運(yùn)行工況的改變所引起的能耗，稱為基準(zhǔn)能耗PBCCS?；鶞?zhǔn)能耗不隨電廠運(yùn)行狀態(tài)的變化而變化，可認(rèn)為是一個(gè)固定值。
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第2類能量損耗是碳捕集系統(tǒng)在吸收、分解、壓縮CO2的過(guò)程中產(chǎn)生的能量損失，與碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)行水平有關(guān)，稱為運(yùn)行能耗PRCCS。碳捕集量越大，對(duì)應(yīng)的運(yùn)行能耗也越大。大量文獻(xiàn)的實(shí)測(cè)結(jié)果表明[22-23]，捕集單位CO2所消耗的功率大致為常數(shù)，記為λGE。因而，可得到運(yùn)行能耗的表達(dá)式為 禸*嫆唻@洎：狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
式中：
表示碳捕集電廠捕集的CO2量。
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假設(shè)碳捕集電廠的碳排放強(qiáng)度（ 單位電能對(duì)應(yīng)的碳排放量） 為eG，碳捕集電廠的等效輸出功率（ 即化石燃料燃燒產(chǎn)生的有功功率） 為P。定義碳捕集電廠的碳捕集水平βCC為捕集的CO2與燃料燃燒產(chǎn)生的CO2之比，則捕集的CO2量
表達(dá)式為
根據(jù)式（1），可進(jìn)一步得到運(yùn)行能耗為 本+文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
碳捕集電廠的等效輸出功率扣除基準(zhǔn)能耗和運(yùn)行能耗之后，就是碳捕集電廠對(duì)外輸出的有功功率，稱為凈輸出功率PNCCS： 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
根據(jù)式（4），可以得到碳捕集電廠的最大、最小有功凈輸出為
式中：
是碳捕集水平的最大值；Pmax與Pmin則分別對(duì)應(yīng)最大與最小等效輸出功率。在最大凈輸出情況下，碳捕集水平為零，此時(shí)不捕集CO2。
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根據(jù)碳捕集電廠的特性，可得到其碳排放量為
將式（4）代入可得到[24]
由式（8）可以看出，與傳統(tǒng)火電廠不同，碳捕集電廠的凈輸出功率與碳排放不再是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，而是同時(shí)與等效輸出功率和碳捕集水平有關(guān)。
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此外，由式（5）與式（6）可進(jìn)一步得到碳捕集電廠的凈輸出功率變化范圍：
可見(jiàn)，相對(duì)于常規(guī)火電廠，碳捕集電廠的運(yùn)行區(qū)間更大，具有更大的靈活性，將對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行等方面帶來(lái)新的影響。 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
對(duì)于單個(gè)碳捕集電廠而言，不同的碳捕集水平對(duì)應(yīng)的有功輸出不同。相同凈輸出功率的情況下，碳捕集量的增加同時(shí)也帶來(lái)了運(yùn)行成本的增大，因此需要根據(jù)外部環(huán)境的變化確定最優(yōu)的碳捕集水平，優(yōu)化碳捕集電廠的運(yùn)行策略。
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文獻(xiàn)[25-28]針對(duì)碳捕集電廠自身的運(yùn)行優(yōu)化策略開(kāi)展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[25]建立了考慮售電損失的碳捕集水平優(yōu)化模型，并運(yùn)用該模型計(jì)算了發(fā)電廠參與碳捕集的碳排放價(jià)格敏感區(qū)間，實(shí)現(xiàn)不同碳排放價(jià)格下碳捕集電廠的優(yōu)化運(yùn)行。文獻(xiàn)[26]系統(tǒng)性地對(duì)碳捕集技術(shù)為傳統(tǒng)火電廠帶來(lái)的運(yùn)行靈活性進(jìn)行了量化評(píng)估，且分析了影響電廠靈活性的因素。文獻(xiàn)[27]在碳捕集電廠靈活運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，定義了相對(duì)碳捕集度，以碳排放量和運(yùn)行成本為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)優(yōu)化相對(duì)碳捕集度使決策者在更廣泛的區(qū)間根據(jù)實(shí)際需求選擇碳捕集設(shè)備的運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)碳捕集電廠的靈活運(yùn)行。文獻(xiàn)[28]考慮了碳捕集電廠正常、啟動(dòng)、停機(jī)以及待機(jī)4種狀態(tài)，建立了考慮碳捕集電廠動(dòng)態(tài)行為的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，通過(guò)所建立的模型優(yōu)化碳捕集電廠的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的決策。
碳捕集電廠具有靈活的運(yùn)行特性，可快速跟蹤負(fù)荷，具有良好的調(diào)峰性能和備用特性，因而碳捕集電廠的引入將改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調(diào)峰與備用機(jī)制，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)更大的靈活性。此外，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的機(jī)組優(yōu)化組合與調(diào)度模式下，僅僅以運(yùn)行成本最小作為目標(biāo)，沒(méi)有考慮碳排放等外部成本的影響。隨著低碳發(fā)展的需求，碳排放成為電力系統(tǒng)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。碳捕集電廠由于其自身可以捕集CO2，可顯著降低火電廠的碳排放量，將對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)下的電力系統(tǒng)機(jī)組組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度產(chǎn)生影響。因而，有必要對(duì)碳捕集電廠引入以后電力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化進(jìn)行研究。
文獻(xiàn)[29]詳細(xì)分析了碳捕集電廠的調(diào)峰效益，并將其與電力系統(tǒng)常規(guī)調(diào)峰手段進(jìn)行對(duì)比，提出了基于電力系統(tǒng)調(diào)峰成本曲線的分析方法，研究了考慮碳捕集電廠的電力系統(tǒng)最優(yōu)調(diào)峰策略。文獻(xiàn)[30]將碳捕集電廠的靈活運(yùn)行特性應(yīng)用到備用模型中，研究了考慮碳捕集電廠的電力系統(tǒng)最優(yōu)備用，并通過(guò)算例分析了碳捕集電廠帶來(lái)的系統(tǒng)總運(yùn)行成本的下降。文獻(xiàn)[31]在考慮碳捕集電廠煤耗成本和排放特征的基礎(chǔ)上，以煤耗成本、碳排放量和網(wǎng)損最小作為研究目標(biāo)，提出了一種考慮碳捕集電廠的多目標(biāo)最優(yōu)潮流模型。文獻(xiàn)[32]在碳捕集電廠靈活運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，將CO2處理與風(fēng)電棄風(fēng)相結(jié)合，分析了碳捕集電廠的直接風(fēng)電消納能力和間接風(fēng)電消納能力，得到了碳捕集電廠的風(fēng)電消納區(qū)間。 本+文+內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
文獻(xiàn)[33-37]就含碳捕集電廠的電力系統(tǒng)機(jī)組優(yōu)化組合與優(yōu)化調(diào)度開(kāi)展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[33]提出了一種在碳減排日指標(biāo)約束下的碳捕集調(diào)度策略，通過(guò)廠內(nèi)減排的機(jī)組組合與廠網(wǎng)協(xié)調(diào)的機(jī)組優(yōu)化出力之間的協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)碳減排任務(wù)。文獻(xiàn)[34]在低碳調(diào)度模型中同時(shí)考慮碳捕集電廠和風(fēng)電接入，算例結(jié)果表明碳捕集電廠的靈活運(yùn)行特性可有效促進(jìn)風(fēng)電的消納。文獻(xiàn)[35]通過(guò)引入碳捕集系統(tǒng)爬坡以及碳捕集效率等約束條件，建立了碳市場(chǎng)環(huán)境下計(jì)及碳捕集電廠和換電站的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。文獻(xiàn)[36-37]在碳捕集電廠靈活運(yùn)行機(jī)制的基礎(chǔ)上，分析了碳捕集電廠的有功出力特性和碳排放特性，將其納入低碳調(diào)度模型中，較為全面地研究了引入碳捕集電廠的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。文獻(xiàn)[38-40]提出了碳捕集技術(shù)與電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)CO2的循環(huán)利用，定義了聯(lián)合系統(tǒng)的基礎(chǔ)運(yùn)行方式和靈活運(yùn)行方式，并對(duì)比了2種運(yùn)行方式的效益。文獻(xiàn)[39]的算例結(jié)果顯示，通過(guò)碳捕集與P2G（power-to-gas，電轉(zhuǎn)氣）的聯(lián)合運(yùn)行可減少40%的棄風(fēng)并降低20%的碳排放。 本+文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
上述文獻(xiàn)雖然對(duì)引入碳捕集電廠的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度、調(diào)峰與備用等各方面都有涉及，但對(duì)于碳捕集電廠與可再生能源的協(xié)調(diào)運(yùn)行關(guān)注較少。實(shí)際上，碳捕集電廠的靈活運(yùn)行和快速響應(yīng)特性，使得其與風(fēng)電、光伏等間歇性可再生能源的協(xié)調(diào)運(yùn)行能力也優(yōu)于常規(guī)的火電廠，可以有效提升電力系統(tǒng)對(duì)可再生能源的消納能力，優(yōu)化系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)低碳減排。文獻(xiàn)[41-43]研究了碳捕集電廠與風(fēng)電、光伏、水電的協(xié)調(diào)調(diào)度運(yùn)行方法，結(jié)果表明通過(guò)靈活調(diào)整碳捕集機(jī)組的出力，可以減少儲(chǔ)能電池的投資容量、提升可再生能源的利用率，獲得明顯的減排效益和經(jīng)濟(jì)效益。此外，對(duì)于碳捕集電廠的現(xiàn)有研究大多停留在靜態(tài)和定性分析上，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的研究相對(duì)缺乏，而隨著碳捕集電廠的大規(guī)模應(yīng)用，其動(dòng)態(tài)特性將對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定造成影響，需要進(jìn)一步關(guān)注。
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作為一類關(guān)鍵的低碳技術(shù)，碳捕集技術(shù)將顯著降低火電廠的碳排放。從電力系統(tǒng)規(guī)劃層面出發(fā)，考慮碳捕集技術(shù)的影響，將有利于打破傳統(tǒng)火電廠的“碳鎖定”效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的低碳發(fā)展。除了新建碳捕集電廠外，在碳捕集技術(shù)尚未成熟階段，還可以建設(shè)碳捕集預(yù)留電廠，然后進(jìn)一步將其改造成碳捕集電廠[5]。 禸*嫆唻@洎：狆國(guó)湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
當(dāng)前關(guān)于碳捕集電廠對(duì)電力系統(tǒng)電源規(guī)劃的影響研究主要分為2類。一類是從電廠層面出發(fā)，只考慮常規(guī)火電廠的碳捕集改造；另一類將碳捕集電廠納入電源規(guī)劃環(huán)節(jié)，同時(shí)考慮碳捕集技術(shù)的引入對(duì)于各類電源在裝機(jī)容量和發(fā)電特性上的協(xié)調(diào)，從更為廣泛的角度研究含碳捕集電廠的電源規(guī)劃。本章將從以上 2個(gè)方面對(duì)考慮碳捕集電廠的電源規(guī)劃相關(guān)研究進(jìn)行綜述。 本+文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
碳捕集電廠可以降低火電廠碳排放，帶來(lái)顯著的環(huán)境效益。但與此同時(shí)，碳捕集設(shè)備的運(yùn)行造成了一定的能量消耗，額外增加了火電廠的發(fā)電成本。因此，在對(duì)常規(guī)火電廠進(jìn)行碳捕集改造的時(shí)候，需要平衡降低碳排放與增加發(fā)電成本兩者之間的矛盾，依照現(xiàn)實(shí)需求實(shí)現(xiàn)最優(yōu)決策。
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文獻(xiàn)[44]總結(jié)并比較了電力行業(yè)中各種碳捕集技術(shù)的成本，分析了影響成本的重要因素，并對(duì)碳捕集過(guò)程中的效率損失、能源需求以及資源消耗等進(jìn)行了量化評(píng)估；文獻(xiàn)[45]則對(duì)中國(guó)現(xiàn)有燃煤電廠進(jìn)行碳捕集改造的潛力進(jìn)行了評(píng)估，分析了改造潛力的主要影響因素，結(jié)果表明，中國(guó)45%的大型火電廠需要配備碳捕集技術(shù)以解除“碳鎖定”效應(yīng)。以上研究側(cè)重于對(duì)碳捕集技術(shù)的成本和發(fā)展?jié)摿Φ脑u(píng)估，并沒(méi)有關(guān)注火電廠中碳捕集系統(tǒng)優(yōu)化配置的問(wèn)題。 內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
文獻(xiàn)[46]基于歐洲碳排放交易市場(chǎng)，運(yùn)用二維二項(xiàng)晶格推導(dǎo)了火電廠實(shí)現(xiàn)碳捕集改造的臨界碳排放價(jià)格，得到了火電廠的最優(yōu)投資策略。文獻(xiàn)[47-48]從火電廠CO2排放現(xiàn)狀和對(duì)碳捕集系統(tǒng)的需求情況出發(fā)，考慮發(fā)電成本和技術(shù)的不相容性，建立了以碳減排量最大化為目標(biāo)的碳捕集系統(tǒng)優(yōu)化配置模型。該模型僅以碳減排作為優(yōu)化目標(biāo)，必然導(dǎo)致成本急劇增加，在當(dāng)前情況下并不現(xiàn)實(shí)。在上述文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[49]進(jìn)一步考慮碳捕集技術(shù)發(fā)展的階段性與不確定性，以綜合費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，并考慮了總碳減排約束，實(shí)現(xiàn)了不同減排場(chǎng)景下火電廠的碳捕集系統(tǒng)最優(yōu)配置。
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為了充分發(fā)揮碳捕集電廠的低碳效益與靈活運(yùn)行特性，除了考慮電廠層面的碳捕集改造外，還需要研究碳捕集電廠與其他電源協(xié)調(diào)規(guī)劃，引導(dǎo)電力系統(tǒng)在電源規(guī)劃環(huán)節(jié)的優(yōu)化決策。碳捕集電廠的引入，將使傳統(tǒng)的電源規(guī)劃在決策內(nèi)容上得到極大的補(bǔ)充，提高了模型的規(guī)模與復(fù)雜度。
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文獻(xiàn)[50-51]借助實(shí)例分析了碳捕集電廠對(duì)電源規(guī)劃問(wèn)題的影響。文獻(xiàn)[52]研究了碳捕集發(fā)電廠與間歇式能源大規(guī)模并網(wǎng)的能源規(guī)劃問(wèn)題，分析了未來(lái)的最佳發(fā)電技術(shù)組合。文獻(xiàn)[53]分析了電力系統(tǒng)低碳化的關(guān)鍵要素，將碳捕集技術(shù)納入傳統(tǒng)的電源規(guī)劃環(huán)節(jié)，并考慮了碳捕集技術(shù)的技術(shù)進(jìn)步率，建立了面向低碳目標(biāo)的電源規(guī)劃基本框架。在文獻(xiàn)[53]的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[54]將火電廠的碳捕集改造作為待選電源加入規(guī)劃模型中，同時(shí)在目標(biāo)函數(shù)中考慮傳統(tǒng)火電的改造費(fèi)用，通過(guò)算例結(jié)果驗(yàn)證了碳捕集電廠對(duì)實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)的貢獻(xiàn)。文獻(xiàn)[53-54]重點(diǎn)關(guān)注低碳經(jīng)濟(jì)下的電源規(guī)劃問(wèn)題，對(duì)于碳捕集電廠成本及收益的考慮相對(duì)簡(jiǎn)單。文獻(xiàn)[55]應(yīng)用模糊集、概率分布等方法刻畫系統(tǒng)的多重不確定因素，研究了考慮了碳捕集電廠的隨機(jī)電源規(guī)劃問(wèn)題，并驗(yàn)證了碳捕集技術(shù)在火電主導(dǎo)的電力系統(tǒng)中的綜合效益。該研究的結(jié)果表明，碳捕集技術(shù)本身存在的一些不確定因素將對(duì)其綜合效益造成較大影響，而系統(tǒng)面臨的強(qiáng)制性減排約束又將有效激勵(lì)碳捕集技術(shù)和可再生能源發(fā)電的投資。 本`文@內(nèi)-容-來(lái)-自；中^國(guó)_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m
以上文獻(xiàn)對(duì)含碳捕集電廠的電源規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了初步的探討，但所建立的模型大多較為簡(jiǎn)單，尤其是沒(méi)有全面考慮碳捕集技術(shù)的不同配置選項(xiàng)。文獻(xiàn)[56]將新建碳捕集電廠、新建碳捕集預(yù)留電廠以及碳捕集預(yù)留電廠改造為碳捕集電廠同時(shí)作為決策變量，在電源規(guī)劃模型中統(tǒng)一考慮投資決策與運(yùn)行模擬兩個(gè)問(wèn)題。該模型充分考慮了碳捕集技術(shù)的不同配置選項(xiàng)和發(fā)展路線，較為全面地研究了含碳捕集電廠的電源規(guī)劃問(wèn)題。
成本問(wèn)題是目前制約碳捕集技術(shù)在電力行業(yè)大規(guī)模運(yùn)用的最主要原因之一。首先，碳捕集過(guò)程總能耗提高了電廠的運(yùn)行成本；其次，火電廠煙氣排放量大，要求引入大規(guī)模的硬件設(shè)備以及配套的占地、材料等條件，提高了投資門檻[5]。表1給出的不同技術(shù)比較中，目前燃燒后捕集技術(shù)的投資成本最低、捕集成本最高；燃燒前捕集技術(shù)的投資成本最高、捕集成本很低；而富氧燃燒捕集技術(shù)的投資成本和捕集成本介于二者之間。文獻(xiàn)[57]比較了3種技術(shù)的成本，考慮技術(shù)學(xué)習(xí)效應(yīng)，當(dāng)總裝機(jī)容量達(dá)到一定規(guī)模，3種技術(shù)的成本將十分接近。因而，在目前技術(shù)和商業(yè)模式尚未完全成熟的情況下，有必要對(duì)碳捕集電廠的投資效益問(wèn)題開(kāi)展分析。
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文獻(xiàn)[58-59]采用學(xué)習(xí)曲線的方法對(duì)未來(lái)碳捕集成本的變化趨勢(shì)做出了預(yù)測(cè)，雖然相關(guān)成果發(fā)表較早，但是所提出的方法仍具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。文獻(xiàn)[60]以德國(guó)為實(shí)例，分析了未來(lái)的碳捕集技術(shù)與可再生能源的發(fā)展前景，認(rèn)為在現(xiàn)有能源政策下沒(méi)有必要投資碳捕集技術(shù)。文獻(xiàn)[61]基于傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)理論、項(xiàng)目管理理論以及碳捕集技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的特征，對(duì)碳捕集應(yīng)用項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)開(kāi)展了研究。文獻(xiàn)[62-63]也對(duì)碳捕集電廠的投資評(píng)估進(jìn)行了研究。然而，上述文獻(xiàn)的研究大多基于基準(zhǔn)狀態(tài)下的靜態(tài)成本效益分析，沒(méi)有考慮碳捕集電廠的靈活運(yùn)行，無(wú)法真實(shí)體現(xiàn)碳捕集電廠的成本效益。 本`文@內(nèi)-容-來(lái)-自；中_國(guó)_碳排0放_(tái)交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om
引入碳捕集系統(tǒng)，可以使電廠有效規(guī)避碳價(jià)波動(dòng)的影響，鎖定投資收益。當(dāng)碳排放價(jià)格處于高位時(shí)，電廠可以提高碳捕集水平，通過(guò)出售碳排放額度獲得高額的碳交易收益；而當(dāng)碳排放價(jià)格處于低位時(shí)，則可以降低碳捕集水平，以避免支付捕集系統(tǒng)的額外運(yùn)行成本。因此，引入碳捕集技術(shù)相當(dāng)于為電廠購(gòu)買了一定額度的碳排放實(shí)物期權(quán)，如果忽略了這種期權(quán)，將低估碳捕集電廠的投資效益[8]。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳#排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai f an g.com
文獻(xiàn)[64-66]運(yùn)用實(shí)物期權(quán)理論對(duì)碳捕集電廠的投資效益進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[64]從短期規(guī)劃和長(zhǎng)期規(guī)劃兩個(gè)方面對(duì)碳捕集系統(tǒng)的投資問(wèn)題進(jìn)行研究，短期規(guī)劃考慮期權(quán)價(jià)值，長(zhǎng)期規(guī)劃則以全生命周期的碳減排量作為目標(biāo)。文獻(xiàn)[65]打破了傳統(tǒng)的靜態(tài)成本效益分析方法，將投資效益與電力企業(yè)的生產(chǎn)與運(yùn)行等環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái)，考慮投資的實(shí)物期權(quán)價(jià)值，以及各類激勵(lì)措施的影響，從而建立一個(gè)完整的碳捕集投資效益分析框架。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[66]進(jìn)一步考慮政府宏觀政策的影響，建立了基于實(shí)物期權(quán)理論的碳捕集系統(tǒng)最佳投資時(shí)機(jī)決策數(shù)學(xué)模型，對(duì)碳捕集技術(shù)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)全面的投資效益分析。 本`文內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com
盡管碳捕集與封存技術(shù)被廣泛認(rèn)為是應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)碳排放控制目標(biāo)的有效手段和解決方案，但是目前取得的只是初步成果，碳捕集技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用仍然面臨著較大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)挑戰(zhàn)。 本%文$內(nèi)-容-來(lái)-自；中_國(guó)_碳|排 放_(tái)交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om
碳捕集技術(shù)無(wú)法迅速得到推廣的首要原因是高昂的投資和運(yùn)營(yíng)成本。燃煤電廠部署碳捕集裝置需要增加額外的投資成本，具體成本與采取的捕集技術(shù)有關(guān)。研究表明，電廠的碳捕集改造將會(huì)額外增加約50%～100%的投資成本。此外，碳捕集過(guò)程中需要消耗電能，增加了電廠的發(fā)電損耗，帶來(lái)了運(yùn)營(yíng)成本上升。 本*文@內(nèi)-容-來(lái)-自；中_國(guó)_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om
碳捕集技術(shù)的另一個(gè)問(wèn)題是CO2的長(zhǎng)期存儲(chǔ)問(wèn)題。CO2的存儲(chǔ)需要大量場(chǎng)地，且存儲(chǔ)的安全性尚未得到完全的證明。封存CO2，一般要求注入距離地面一定深度的地下巖層，使其不易泄漏；也可注入廢棄煤層和天然氣、石油儲(chǔ)層等。存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的碳泄露風(fēng)險(xiǎn)普遍存在，如廢棄的注水井、毗鄰的鉆井或未被發(fā)現(xiàn)的地震造成的巖層斷裂。需要采取相關(guān)監(jiān)控措施，保證存儲(chǔ)場(chǎng)地的安全運(yùn)營(yíng)，以減少CO2的泄露。此外，CO2通過(guò)管道運(yùn)輸?shù)陌踩詥?wèn)題也值得關(guān)注[4]。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
同時(shí)，碳捕集技術(shù)的發(fā)展不可避免地受到市場(chǎng)和政策因素的影響。首先，碳價(jià)的高低直接影響到碳捕集技術(shù)的投資回收能力。從現(xiàn)有碳交易市場(chǎng)的運(yùn)行情況看，目前各國(guó)主要的碳市場(chǎng)的交易價(jià)格都處于較低水平[67]。以全球最大的歐盟碳交易市場(chǎng)EU ETS為例，該市場(chǎng)的交易價(jià)格雖然在近期有所回升，但也僅為 24歐元/t左右。過(guò)低的碳價(jià)影響了投資者對(duì)碳捕集技術(shù)的信心，未來(lái)需要通過(guò)市場(chǎng)與政策機(jī)制的完善進(jìn)一步引導(dǎo)市場(chǎng)合理碳價(jià)的形成，增加碳捕集技術(shù)的投資效益。 內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com
另一方面，全球各國(guó)政府對(duì)碳捕集技術(shù)的態(tài)度及政策支持仍然存在較大分歧，也存在諸多不確定性因素。歐盟一直是碳捕集技術(shù)的積極推動(dòng)者，但各成員國(guó)針對(duì)該技術(shù)的態(tài)度有所不同，導(dǎo)致歐盟無(wú)法制定一項(xiàng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的CCS政策。雖然碳捕集技術(shù)在英國(guó)前期發(fā)展比較緩慢，但隨著新修訂的《氣候變化法案》出臺(tái)，碳捕集技術(shù)在英國(guó)迎來(lái)了發(fā)展的春風(fēng)。2018年 11月，英國(guó)政府發(fā)布了碳捕集技術(shù)部署路線圖，列出了政府、行業(yè)和企業(yè)的行動(dòng)計(jì)劃。位于英格蘭西北部的全球最大碳捕集示范項(xiàng)目將于2021年問(wèn)世，而“凈零排放”的發(fā)展目標(biāo)也使得碳捕集技術(shù)有望在英國(guó)迎來(lái)加速發(fā)展。2019年5月，碳捕集聯(lián)盟（Carbon Capture Coalition）發(fā)布了美國(guó)國(guó)家政策藍(lán)圖，明確了未來(lái)的政策行動(dòng)愿景，包括將碳捕集納入更廣泛的國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施，但目前美國(guó)的碳捕集技術(shù)發(fā)展節(jié)奏仍然略顯平緩。碳捕集技術(shù)在中國(guó)面臨同樣的境地，科技部發(fā)布了《中國(guó)碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖（2019版）》[68]，提出了中遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)和優(yōu)先方向，但碳捕集技術(shù)的發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)。
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此外，目前還沒(méi)有針對(duì)碳捕集技術(shù)的有效法律和監(jiān)管框架，碳捕集項(xiàng)目缺乏統(tǒng)一的準(zhǔn)則，這也給碳捕集技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來(lái)了額外難題。 本*文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m
在傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)面臨發(fā)展瓶頸的同時(shí)，各國(guó)也開(kāi)始開(kāi)發(fā)新型的碳捕集技術(shù)，主要包括碳捕集、利用與封存技術(shù)（carbon capture,utilization and storage,CCUS）和生物質(zhì)碳捕集技術(shù)（bioenergy with CCS,BECCS）。CCUS可以將CO2捕集以后直接利用，提升了CO2的利用率，同時(shí)也減輕了存儲(chǔ)的壓力。但是，CCUS目前仍然處于示范項(xiàng)目階段，技術(shù)還不成熟，成本也十分昂貴。BECCS通過(guò)將生物能源用途與地質(zhì)碳捕獲和儲(chǔ)存相結(jié)合，產(chǎn)生負(fù)CO2排放，被認(rèn)為是達(dá)到碳排放控制目標(biāo)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“碳中和”的關(guān)鍵技術(shù)[4,69-70]。
隨著電力系統(tǒng)中以風(fēng)電、光伏、直流輸電為代表的各類電力電子設(shè)備的接入，電力系統(tǒng)的慣性明顯減弱，系統(tǒng)調(diào)頻資源應(yīng)對(duì)不平衡功率的能力降低，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定受到挑戰(zhàn)。相比于常規(guī)電廠，碳捕集電廠可以更加靈活地調(diào)節(jié)凈出力，提高二次調(diào)頻的響應(yīng)速度，甚至能夠結(jié)合虛擬同步控制技術(shù)，更好地支撐低慣量電力系統(tǒng)的運(yùn)行?，F(xiàn)有研究對(duì)于碳捕集電廠運(yùn)行特性的研究大多集中于穩(wěn)態(tài)，對(duì)碳捕集電廠動(dòng)態(tài)特性的關(guān)注較少。電廠引入碳捕集系統(tǒng)后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況均發(fā)生了變化，進(jìn)而使得其有功出力調(diào)節(jié)等動(dòng)態(tài)特性與傳統(tǒng)火電機(jī)組呈現(xiàn)較大區(qū)別。未來(lái)需要研究包含碳捕集化學(xué)過(guò)程的碳捕集電廠機(jī)電暫態(tài)模型，研究其提供慣量的能力、調(diào)頻能力等動(dòng)態(tài)特性，提升低慣量電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。 本+文`內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com
高比例可再生能源并網(wǎng)是未來(lái)電力系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢(shì)，將使系統(tǒng)的規(guī)劃運(yùn)行方式發(fā)生顯著變化。風(fēng)電、光伏等可再生能源具有明顯的時(shí)空相關(guān)性和出力波動(dòng)性，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出運(yùn)行方式多樣化的特點(diǎn)。碳捕集電廠具備良好的靈活運(yùn)行特性，有助于解決電力系統(tǒng)靈活性資源稀缺問(wèn)題。一方面，可以通過(guò)靈活調(diào)整碳捕集電廠的運(yùn)行狀態(tài)，平抑可再生能源的出力間歇性，弱化系統(tǒng)的不確定性；另一方面，相比于常規(guī)火電廠，碳捕集電廠有更大的運(yùn)行區(qū)間，帶來(lái)了良好的調(diào)峰、備用和負(fù)荷跟蹤能力。盡管碳捕集電廠的投資與發(fā)電成本高昂，但是與額外建設(shè)儲(chǔ)能電站、引入虛擬同步等技術(shù)手段相比，碳捕集電廠的綜合成本仍然非常具有競(jìng)爭(zhēng)力。未來(lái)需要深入研究碳捕集電廠在高比例可再生能源電力系統(tǒng)中的配置和運(yùn)行方法以發(fā)揮其最大效益。
氣候變化與《巴黎氣候變化協(xié)定》的簽署無(wú)疑使得能源系統(tǒng)面臨巨大的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)，建設(shè)凈零排放電力系統(tǒng)成為未來(lái)必然的選擇。為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的凈零排放，除了要大力發(fā)展可再生能源之外，碳捕集電廠也是重要技術(shù)手段。碳捕集電廠既可以像傳統(tǒng)火電機(jī)組一樣提供靈活性支撐作用，又能很大程度降低自身的碳排放，有望在未來(lái)電力系統(tǒng)中起到“壓艙石”作用。除了常規(guī)碳捕集技術(shù)，CCUS和BECCS技術(shù)也開(kāi)始得到關(guān)注。不同類型的碳捕集技術(shù)各有千秋，技術(shù)特性也有差別。未來(lái)需要綜合分析不同碳捕集技術(shù)的成本及其效益，研究系統(tǒng)中不同碳捕集技術(shù)手段的優(yōu)化配置組合及發(fā)展路線，為凈零排放電力系統(tǒng)的建設(shè)提供技術(shù)儲(chǔ)備。 本/文-內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com
中國(guó)新一輪電力體制改革正在穩(wěn)步進(jìn)行，現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)有序推進(jìn)。全國(guó)統(tǒng)一的碳交易市場(chǎng)也已經(jīng)正式啟動(dòng)。電力市場(chǎng)和碳交易市場(chǎng)的開(kāi)展，將給碳捕集電廠帶來(lái)了更大的市場(chǎng)參與空間，有望改變碳捕集電廠由于成本居高不下帶來(lái)的“叫好不叫座”的尷尬局面。市場(chǎng)環(huán)境下，碳捕集電廠可以同時(shí)參與電力市場(chǎng)和碳交易市場(chǎng)，根據(jù)市場(chǎng)的交易情況合理確定碳捕集水平，與傳統(tǒng)火電廠相比具有更大的靈活性，具備更大的利益空間。此外，碳捕集電廠良好的調(diào)峰與備用能力可使其充分參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。因此，需要從電廠利益最大化的角度出發(fā)，研究靈活運(yùn)行機(jī)制下碳捕集電廠參與電力市場(chǎng)和碳交易市場(chǎng)的聯(lián)合競(jìng)價(jià)策略，這有助于提升碳捕集電廠的投資回報(bào)率、加強(qiáng)其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 本`文@內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com
綜合能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多種形式能源在不同時(shí)間、空間維度的耦合，提升了系統(tǒng)的靈活性及綜合利用效率，具有良好的發(fā)展前景。在綜合能源系統(tǒng)環(huán)境下，一方面碳捕集過(guò)程涉及到熱量的交換，可以與電廠供熱以及制冷系統(tǒng)聯(lián)合形成綜合能源供應(yīng)，增加了系統(tǒng)運(yùn)行靈活性。多能集成環(huán)境下，需要研究碳捕集電廠與其他靈活性資源（如儲(chǔ)熱、電轉(zhuǎn)氣、電鍋爐等）的相互協(xié)調(diào)與容量?jī)?yōu)化配置，充分發(fā)揮多種設(shè)備之間的互補(bǔ)特性，實(shí)現(xiàn)電、熱、冷的聯(lián)合最優(yōu)供應(yīng)；另一方面，電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的甲烷化過(guò)程需要消耗大量CO2，通過(guò)碳捕集電廠與電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用，也有助于解決捕集后CO2的存儲(chǔ)難題。目前已有部分文獻(xiàn)對(duì)此開(kāi)展了初步的研究，未來(lái)需要對(duì)二者聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行深入的探索，包括技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)性、綜合運(yùn)行效益等。 內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com
《巴黎氣候變化協(xié)定》提出的2 ℃和1.5 ℃低碳發(fā)展目標(biāo)為全球各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)指明了方向。低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式是中國(guó)電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。碳捕集電廠作為促進(jìn)電力系統(tǒng)低碳發(fā)展的有效手段，已經(jīng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注，具有良好的發(fā)展前景。本文首先介紹了碳捕集電廠的基本原理和發(fā)展現(xiàn)狀，分析了碳捕集電廠運(yùn)行機(jī)制，然后從含碳捕集電廠的電力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、含碳捕集電廠的電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃以及碳捕集電廠的投資效益分析等方面出發(fā)，對(duì)現(xiàn)有的研究進(jìn)行了歸納總結(jié)。最后，結(jié)合電力系統(tǒng)的最新發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)碳捕集電廠的研究新動(dòng)向進(jìn)行了展望，希望能為今后的研究提供參考。
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在電力系統(tǒng)的運(yùn)行和規(guī)劃中考慮碳捕集技術(shù)，可提升優(yōu)化決策的維度，利用碳捕集電廠的低碳效益，有效應(yīng)對(duì)電力行業(yè)的碳排放約束。此外，利用碳捕集電廠的運(yùn)行靈活性，有助于促進(jìn)系統(tǒng)中間歇性可再生能源的消納，進(jìn)一步降低系統(tǒng)排放，顯著提升系統(tǒng)的低碳水平。當(dāng)前碳捕集技術(shù)的發(fā)展面臨多方面挑戰(zhàn)，而其中高昂的投資成本是其規(guī)?；l(fā)展的主要制約因素。作為一種低碳減排的手段，碳捕集技術(shù)的成本仍然高于新建可再生能源（可再生能源電能替代）、煤改氣等措施。然而，要實(shí)現(xiàn)2 ℃和1.5 ℃的深度減排目標(biāo)，火電廠的碳捕集改造必不可少。未來(lái)需要在技術(shù)、市場(chǎng)、政策等各方面共同努力，為促進(jìn)碳捕集技術(shù)的發(fā)展、順利實(shí)現(xiàn)全球低碳發(fā)展目標(biāo)提供助力。 本*文`內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m
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