计及灵活运行碳捕集电厂捕获能耗的电力系统低碳经济调度.docx

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第41卷第9期2021年9月

电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipment

Vol.41No.9

Sept.2021曲0

计及灵活运行碳捕集电厂捕获能耗的电力系统低碳经济调度

陈海鹏1，陈晋冬1，张忠2，王趁录2，王俊祺2，韩皓3，吕鑫升4

（1.东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室，吉林吉林132012；

2.国网甘肃省电力有限公司兰州供电公司，甘肃兰州730000；3.中国信息通信研究院，北京100089；

4.国网吉林省电力有限公司松原供电公司，吉林松原138000）

摘要：针对碳捕集设备会产生较大捕获能耗成本的问题，采用灵活捕获运行模式调节碳捕集设备的捕获水平以

降低捕获能耗成本，同时利用储液罐实现捕获能耗时移。通过需求响应削峰填谷增加负荷峰值时碳捕集设备捕获能力并提高风电利用率，从而降低捕获能耗成本和碳排放。以降低捕获能耗、提高碳捕集设备灵活性为目标，建立碳捕集电厂灵活捕获和溶剂存储模型。以系统总调度成本最小为目标，构建采用灵活运行模式的碳捕集电厂并计及需求响应的电力系统低碳经济调度模型。最后基于改进的IEEE30节点系统对所建立的模型进行仿真，算例分析结果表明，所建模型可有效减少系统总调度成本，降低系统碳排放，提高系统风电消纳能力。关键词：低碳；碳捕集电厂；灵活捕获；电价型需求响应；削峰填谷

中图分类号：TM731文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.202109040

0引言2021

0引言

2021年，碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告，我国承诺“争取在2060年前实现碳中和”。为了实现这一目标，可再生能源将成为未来能源供应的主体。然而可再生能源（如风能）通常具有较强的不确定性，保留一定比例的化石能源对于维持电网稳定运行至关重要［1］。煤基工业和燃煤发电行业减排二氧化碳是当前我国碳减排的关键［2］，采用碳捕集技术能够实现大规模减排。碳捕集技术是指收集大型发电厂产生的二氧化碳，并用各种方法储存以避免其排放到大气中。然而，使用碳捕集设备在减少燃煤电厂二氧化碳排放的同时会降低电厂能量输出，进而导致电厂发电成本的增加［3］。

以往对燃烧后碳捕集系统的研究主要为固定运行模式，即所有来自发电设施的废气都被送到碳捕

集系统。采用固定运行模式的碳捕集电厂运行在稳定状态，此时碳捕集系统中二氧化碳的吸收、解吸和压缩速率始终保持相等。文献［4］考虑了虚拟电厂，采用风电、光伏和固定运行模式的碳捕集电厂联合运行方式降低了系统碳排放。文献［5］将固定运行的碳捕集电厂收集的二氧化碳用于电转气技术，将电转气-碳捕集电厂作为整体系统，提升了碳利用水平。文献［6］考虑了风电和负荷的不确定性，建立了风电-光热-碳捕集电厂调度模型，实现了电力低

碳化。采用固定运行模式的碳捕集电厂可减少系统

带有溶剂存储罐燃烧后的碳捕集系统中富溶剂、贫溶剂储罐能够储存溶剂，这样碳捕集电厂发电和捕获可实现解耦，进而实现捕获系统的灵活运行。

灵活的操作模式根据电力需求的可变性来动态改变电力输出和捕获系统能耗以使利润最大化［7］。文献［8］考虑碳捕集电厂储液式和分流式相结合的运行模式，分析了储液式碳捕集电厂运行的优势。文献［9］采用改进的碳捕集电厂双碳量模型，通过虚拟电厂协调运行使系统更加低碳和经济。上述文献虽然考虑了溶剂存储，但没有充分考虑碳捕集设备运行能耗带来的发电成本损失，并且没有考虑需求侧资源调用对降低系统碳排放、提高系统经济性的作用。目前对含碳捕集电厂调度模型的研究多位于源

收稿日期：2021?04?12；修回日期：2021?08?16基金项目：国家自然科学基金资助项目ProjectsupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina侧且采用固定运行模式，通过碳捕集电厂帮助系统降低碳排放

收稿日期：2021?04?12；修回日期：2021?08?16

基金项目：国家自然科学基金资助项目

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