清華新聞網(wǎng)8月30日電 隨著全球變暖問(wèn)題日益凸顯、傳統(tǒng)能源加速消耗，世界主要國(guó)家已將能源系統(tǒng)節(jié)能降碳作為重要的未來(lái)發(fā)展方向。在“雙碳”目標(biāo)下，電力行業(yè)的低碳發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)火電廠(chǎng)的碳減排更是推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措之一。綜合能源系統(tǒng)被廣泛認(rèn)為是促進(jìn)能源系統(tǒng)互聯(lián)、營(yíng)造可持續(xù)發(fā)展的低碳社會(huì)與低碳經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院助理教授沈欣煒課題組在電-氣綜合能源系統(tǒng)減碳規(guī)劃方面取得研究新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)提出了一種電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)的兩階段規(guī)劃模型，將傳統(tǒng)火力發(fā)電廠(chǎng)改造為碳捕集發(fā)電廠(chǎng)（carbon capture power plant，簡(jiǎn)稱(chēng)CCPP），CCPP在捕集二氧化碳的同時(shí)，富余的電力可以通過(guò)電轉(zhuǎn)氣設(shè)備（Power-to-gas，簡(jiǎn)稱(chēng)PtG）生產(chǎn)天然氣并傳輸至氣網(wǎng)以緩解供氣壓力。PtG的定容選址，碳捕集、利用和封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，簡(jiǎn)稱(chēng)CCUS）設(shè)備/傳統(tǒng)火力發(fā)電廠(chǎng)/CCPP/天然氣源/PtG的運(yùn)行成本，碳排放稅和碳交易收入都在所提模型中被納入考慮。隨著氣候與碳排放監(jiān)管政策的變化，碳價(jià)、碳稅和負(fù)荷不確定性的影響也在規(guī)劃模型中進(jìn)行了分析和討論；此外，規(guī)劃模型引入確定性規(guī)劃、隨機(jī)規(guī)劃和魯棒規(guī)劃的方法，通過(guò)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和碳排放相關(guān)指標(biāo)相互驗(yàn)證了規(guī)劃改造模型的有效性。
研究算例表明，該研究提出的規(guī)劃方法在能源系統(tǒng)碳減排和增加PtG、CCUS投資從碳市場(chǎng)交易獲利方面具有廣闊的應(yīng)用前景，可為電力公司、天然氣公司及第三方投資機(jī)構(gòu)的決策提供有效參考。隨著未來(lái)PtG/CCUS技術(shù)在海上風(fēng)電消納、海洋碳匯等方面的快速發(fā)展，研究成果對(duì)加快我國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)、助力國(guó)家“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要借鑒意義。
CCUS商業(yè)模式流程圖
碳捕集電廠(chǎng)改造框架圖
不同碳價(jià)、碳稅下的投資成本
不同電/氣負(fù)荷下的投資成本
不同碳價(jià)、碳稅下改造與不改造模型的總成本對(duì)比
研究成果以“考慮碳稅和碳價(jià)不確定性及碳捕集、利用和封存的電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)兩階段規(guī)劃”（Two-stage Planning for Electricity-Gas Coupled Integrated Energy System with Carbon Capture, Utilization, and Storage Considering Carbon Tax and PriceUncertainties）為題發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《IEEE電力系統(tǒng)匯刊》（IEEE Transactions on Power Systems）。
該論文的第一作者為清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2022屆碩士軒昂，通訊作者為清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院助理教授沈欣煒，其他作者包括清華大學(xué)電機(jī)系教授郭慶來(lái)和孫宏斌。該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳國(guó)際研究生院?jiǎn)?dòng)經(jīng)費(fèi)、南方電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：
https://ieeexplore.ieee.org/document/9822978
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：陳曉艷
審核：郭玲
