PDF《碳排放及燃煤约束下的电源规划及其效益评价》

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a e p s - i n f o . c o m 碳排放及燃煤约束下的电源规划及其效益评价 罗金山1,

2 ,路畅1 ,孟繁骏1 ( 1. 国网北京经济技术研究院,北京市

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2. 武汉大学电气工程学院,湖北省武汉市

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7 2 ) 摘要:优化电源规划是应对电力系统 碳锁定 效应, 促进电力系统减少碳排放的重要举措.考虑 到国内以煤炭为主的能源结构, 有必要分析碳排放及燃煤约束对电源规划的影响.在分析碳捕集 电厂运行特性的基础上, 建立了考虑碳排放及燃煤约束的低碳电源规划模型, 并在模型中采用典型 日的运行校验系统是否具备足够的调峰能力.基于国内典型地区电力系统, 对不同碳排放总量约 束、 不同可再生能源发展场景及不同煤炭资源供应约束下的常规火电及碳捕集电厂的扩展规划进 行了优化分析, 分析结论表明碳捕集电厂可以充分适应电力系统的碳减排目标, 满足新能源大规模 发展的调峰需求. 关键词:低碳电力;

碳排放;

电源规划;

碳捕集电厂 收稿日期:

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修回日期:

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0 1. 上网日期:

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1 5. 国家电网公司科技项目 电网规划社会安全、 低碳化综合评 估方法及实现技术研究 .

0 引言 电力行业排放的二氧化碳占据国内每年化石燃 料燃烧碳排放总量的一半, 实现碳减排是低碳经济 形势下电力行业发展的新主题[

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2 ] .电力行业具有 显著的 碳锁定 效应, 即电力系统在未来相当长一 段时期的碳排放状况将被当前系统的电源及电网结 构锁定.为此, 在规划阶段需要充分考虑电力系统 的低碳发展目标[ 3] .发电环节作为电力行业碳排放 的直接来源, 是实施碳减排的关键主体.考虑到国 内以煤炭为主的能源结构在短期内难以改变, 在电 源规划中需协调好火电的发展规划及低碳发展目标 的实现.碳捕集电厂作为一种灵活的低碳 火电电 源[ 4] , 是国内电力生产低碳化的重要技术选项. 在低碳电源规划及碳捕集电厂的运行特性方 面, 国内外已经开展了大量的研究工作.文献[

5 ] 分 析了面向低碳目标的电源规划模式, 揭示研究了低 碳电源规划的各类关键要素和技术.文献[ 6] 考虑 了风、 光、 水、 火等各种发电形式的低碳成本效益, 建 立了考虑碳减排效益的电源规划模型.文献[ 7] 提 出了基于区域比较的碳排放权分配机制, 并由此建 立了考虑碳排放交易的低碳电源规划模型.在碳捕 集电厂方面, 文献[

8 ] 评估了可用于发电厂的三种碳 捕集技术, 分别为燃烧前捕集、 燃烧后捕集及富氧燃 烧, 并对比分析了其成本和排放特性.在此基础上, 文献[

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1 2 ] 总结分析了碳捕集电厂的灵活运行方法 的发展潜力、 实现方式和技术特性, 并建立了碳捕集 电厂的灵活运行模型.文献[

1 3 ] 考虑了碳捕集技术 的不同配置选项和发展路线, 主要研究了碳捕集电 厂和碳捕集预留技术在规划中建模.文献[

1 4 ] 则从 全寿命周期的角度出发, 建立了以实现低碳效益最 大化为目标的碳捕集系统与风电的协调投资模型, 但没有计及碳捕集灵活调节能力对促进风电消纳的 作用.文献[

1 5 ] 在考虑了系统投资决策的不可逆性 和可延迟性以及碳价和碳减排成本的不确定性的基 础上, 得出了投资时机临界值和开发发电厂碳捕集 系统的最优投资策略. 碳捕集电厂为发电环节的规划与运行提供了多 维的灵活调节空间, 碳捕集电厂可减少化石燃料燃 烧造成的碳排放, 碳捕集预留则为规避低碳风险提 供了技术途径, 在此方面的研究已经取得了丰富的 成果.然而, 需要注意到碳捕集电厂是以额外的能 量消耗为代价的, 由此会产生额外的煤耗.此外, 可 灵活运行的碳捕集电厂具备优异的调峰性能, 能够 更好地适应风电、 光伏等新能源的大规模发展.在 电源规划中充分计及碳捕集电厂在碳排放、 调峰性 能及煤耗等各方面的成本效益, 可以保证各类电源 之间的协调发展及碳减排目标的顺利实现. 本文分析考虑碳排放及燃煤约束的低碳电源规 划并对其效益进行评价.在分析碳捕集电厂运行特 性的基础上, 建立了考虑碳排放及燃煤约束的低碳 电源规划模型.结合典型日的用电负荷及新能源出