“可再生能源-燃煤低碳互补发电及综合利用”专题

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“可再生能源-燃煤低碳互补发电及综合利用”专题

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2022年第11期，共10篇。

行业视野: 新能源
类别; 50个
关键词; 39位
专家; 13篇
论文; 4316IP
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基于镁基燃煤烟气碳捕集的太阳能-燃煤互补发电系统设计

作者(Author)：王雨豪, 朱岩林, 刘文卓, 邢晨健, 王瑞林, 赵传文

摘要：燃煤等化石能源电站CO2排放量巨大，开展燃煤电站碳减排是实现双碳目标的必经之路。碱金属基固体吸收剂捕集CO2具有再生能耗低、选择性高等优点。但依靠电站自身能量实现碳捕集，能效代价巨大，对此提出利用槽式太阳能集热驱动镁基碳捕集再生，避免燃煤发电单一碳捕集的效能损失，同时将碳酸化放热替代电厂抽汽加热给水，提升发电量。基于某典型燃煤电站开展系统设计及分析，计算设计系统引入槽式太阳能和碳捕集系统带来的增发功率，比较设计系统、单一燃煤碳捕集系统及参比系统的总出功。结果表明，相比单一燃煤碳捕集系统，设计系统避免了46.4 MW发电功率损失，同时借助碳酸化放热，发电功率提升了46.2 MW。设计系统较单一燃煤碳捕集和单一光热发电的简单叠加系统发电功率增加了44 MW，实现了1+1＞2的集成效果。典型日分析下考虑1 d中太阳直射辐射强度的变化，设计系统可通过调控碳捕集过程避免辐照过高/过低对系统稳定运行的影响，典型日下系统平均碳捕集量达135.6 t/h，增发功率达23.2 MW/h，实现了系统的变工况高效运行。设计系统避免了电站自身碳捕集带来的效能损失，提高了发电量，实现了太阳能高效利用和化石能源清洁利用，为可再生能源与化石能源的互补低碳高效利用提供思路。

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洁净煤技术

2022年第11期

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基于品位耦合的太阳能互补联合循环发电系统集成评价理论

作者(Author)：施瑶璐, 张振文, 孙杰, 魏进家

摘要：太阳能互补联合循环（ISCC）系统被认为是高效利用太阳能与化石能源的最有前景的途径之一。然而，由于目前缺乏对太阳能互补集成系统的普适性分析与评价，导致统一评价体系下不同集成系统方案之间的直接性能对比难以实现。鉴于此，首先提出并建立一套具有普适性的ISCC系统理论模型，该模型涵盖了太阳能集成到布雷顿循环与朗肯循环的不同耦合方案，对不同集成系统进行合理概括。基于（火用）分析理论推导得到统一性评价指标——燃料节省因子理论表达式，并对其进行验证，运用该评价方法对不同集成方案进行横向性能评估。然后基于能量品位耦合思想，利用统一表达式中的桥接项揭示了ISCC系统集成中的“分配效应”，即分配给布雷顿循环和朗肯循环的总输入（（火用））比例因太阳能投入位置的不同而改变。最后扩展了前期工作提出的“叠加效应”在ISCC系统中的应用，说明系统总燃料节省因子由代表太阳能投入带来直接效益的基本项、代表太阳能投入对系统中各组件浮动影响的浮动项和代表太阳能投入后隐含的循环间影响的桥接项叠加综合决定，包括太阳能局部整合的直接影响和各部分之间的相互影响。该研究结果具有普适性，为未来复杂太阳能互补多循环系统研究应用提供理论指导。

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洁净煤技术

2022年第11期

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太阳能耦合1 000 MW二次再热超超临界机组节能优化设计

作者(Author)：王婧, 段立强, 姜越

摘要：为降低600 ℃二次再热超超临界燃煤发电机组的发电煤耗和碳排放量，针对某1 000 MW典型二次再热超超临界燃煤发电机组（方案1），提出耦合太阳能加热除氧器出口回热系统给水的设计方案（方案2），并进行对比研究。采用基于（火用）分析的单耗分析法对比了1 000 MW等级600 ℃二次再热机组不同方案的热力性能，并分析各方案在变工况下的能耗分布情况。结果表明：二次再热燃煤机组集成太阳能后，显著降低发电煤耗和碳排放量；耦合太阳能的二次再热燃煤机组方案2在各工况下发电煤耗均低于方案1，100% THA工况下，方案2抽取除氧器出口10%、30%、50%、70%、100%的给水用太阳能加热时，发电煤耗分别降低4.59、15.70、24.96、32.56、41.32 g/kWh，碳排放量分别降低12.70、43.50、69.10、90.28、114.50 g/kWh，节煤降碳效果明显；采用单耗分析法研究机组各设备单元的附加单耗，方案2锅炉、回热加热器和冷凝器的附加单耗相比方案1均下降；随除氧器出口给水采用塔式太阳能加热比例的提高，方案2锅炉的附加单耗明显降低，方案2增加了太阳能设备，太阳能的附加单耗高于方案1。因此，耦合太阳能有助于进一步提升火电机组性能。

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洁净煤技术

2022年第11期

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火电与风光储耦合规划设计

作者(Author)：程瑜, 邵振州, 张金波, 高培鑫, 刘树昌, 魏忠平

摘要：结合我国煤资源丰富、火电输出稳定的优势以及清洁能源快速发展的趋势，建设多能互补的集成化能源基地是国家进行能源结构调整和能源体系建设的重要方式。陇东能源基地拥有丰富的煤炭、石油、风、光资源，具备建设风光火储一体化综合能源基地的条件。以当地能源资源和地理条件为基础，规划设计了千万千瓦级风光火储一体化能源系统，其中风电、光伏和清洁火电规划容量分别为450万、150万和400万kW。为增强电网友好性，综合能源基地配置了30 MW/15 MWh储能系统进行AGC调频和150 MW/300 MWh储能系统以平抑光伏发电的波动性。为进一步分析综合能源基地规划的合理性，对发电系统进行了生产模拟。结果表明，火电调峰方案可以满足较高可靠性、较低主网依赖性以及高比例新能源占比的目标，配置储能调峰方案可以进一步提高直流可用率，增加了新能源综合利用率。因此，本基地设计实现了多能互补、统一调度、电源侧灵活调节以及源网荷统筹协调发展。

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洁净煤技术

2022年第11期

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煤与可再生能源深度耦合的典型零碳综合能源系统构建

作者(Author)：林光平, 刘兆川, 聂立, 李维成

摘要：煤与可再生能源及绿氢耦合，构建煤基零碳/低碳综合能源中心，可显著提高新型电力系统的稳定性和调节的灵活性，且可显著降低发电的碳排放，同时生产低碳替代燃料，以供下游工业领域的深度脱碳，或跨季节储能。基于此构建IGCC联产甲醇耦合光伏制氢、IGCC联产合成氨耦合光伏制氢、富氧燃烧耦合光伏制氢及CO2加氢制甲醇等典型系统。以典型容量进行了各单元基本的质量能量平衡匹配，及适应可再生能源波动性的白天/夜间不同运行模式分析，并进行各单元技术现状分析，认为这些系统具备基本的技术可行性。投煤量2 000 t/d等级的IGCC与420 MW光伏、8.4万m3/h电解水制氢、2 500 t/d等级甲醇合成构成的耦合系统，可实现上网电负荷在0～557 MW调节，甲醇产量在750～2 500 t/d调节。投煤量2 000 t/d等级的IGCC与435 MW光伏、8.7万m3/h电解水制氢、2 000 t/d等级合成氨构成的耦合系统，可实现上网电负荷在0～605 MW调节，合成氨产量在600～2 000 t/d调节。200 MWe煤富氧燃烧发电系统与8万m3/h CO2捕集、3 600 MW光伏、72万m3/h电解水制氢、2 743 t/d甲醇合成（CO2加氢制甲醇）构成的耦合系统，可以实现上网电功率在60～3 660 MW调节，甲醇产量在823～2 743 t/d调节。在这些系统中，煤的转化利用过程是系统稳定可靠运行及灵活调节的基础，可大幅消纳可再生能源的波动。煤与可再生能源二者耦合，实现了各自单独运行时难以同时实现的低碳与稳定的双重目标。同时绿氢副产O2的有效利用可有效降低传统IGCC及富氧燃烧的成本。煤与可再生能源及绿氢耦合的煤基零碳/低碳综合能源中心具有很好的发展前景，将在我国碳达峰、碳中和战略目标的实现过程中发挥重要作用。适应可再生能源波动性的PEM电解水制氢技术、H2大规模低成本储存技术、CO2加氢制甲醇技术、燃气轮机燃用H2技术等还有待进一步大型化并大幅降低成本，以促进煤基零碳综合能源中心在未来的大规模应用。

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洁净煤技术

2022年第11期

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