电厂和碳捕集装置同步集成与调度优化研究

于雪菲，张帅，刘琳琳，都健

（大连理工大学化工学院，化工系统工程研究所，辽宁大连116024）

引 言

随着世界经济的不断发展和全球人口的持续增加, 全球能源消费仍然增长迅速。国际能源署（international energy agency，IEA）预测，2040 年全球化石燃料的使用量将占一次性能源总使用量的74%[1]。而化石能源燃烧产生的大量以二氧化碳（CO2）为代表的温室气体直接进入大气层，打破碳循环的动态平衡，引发了一系列如冰川融化、全球变暖、干旱等全球性问题[2]。从碳排放源的结构来看，电力行业是CO2排放的主要来源之一，具有排放量大、增速快等特点[3]。同时，电力行业可通过产业升级、设备改造、优化运行模式等措施实现低碳经济与可持续发展[4]。

碳捕集与封存（carbon capture and storage,CCS）是电力行业实现可持续发展的重要技术，主要包括捕集、输送和封存三个系统[5]。它将燃烧后废气中的CO2分离出来，经过脱水、净化等工艺处理，通过罐车或管道等方式将CO2输送到指定地点进行封存[6]。电力行业的碳排放通常来自大型火电厂，通过在传统火电厂中引入碳捕集装置，将其改造成具有低排放的碳捕集电厂，可有效缓解化石燃料使用与碳减排之间的矛盾，具有广泛的应用前景[7]。碳捕集系统通常可分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧3 种[8]，与其他2 种技术相比，基于胺基溶剂的燃烧后碳捕集具有原理简单、技术成熟、易于应用、能耗较大等特点[9]，是目前应用最广泛的电厂CO2捕集技术[10]。

Tan 等[11]首次提出“碳捕集与封存（CCS）总组合曲线”夹点图示法，通过构造CCS 总组合曲线，可以在满足电力行业碳排放约束的同时，最大限度降低对发电厂进行碳捕集改造时所造成的影响。……