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期刊简介

  • 主管

    中国煤炭科工集团有限公司

  • 主办

    煤炭科学研究总院有限公司
    煤炭工业洁净煤工
    程技术研究中心

  • 主编

    解强

  • 刊期

    月刊

  • ISSN

    1006-6772

  • CN

    11-3676/TD

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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

2022年 第11期
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作者:
林光平
刘兆川
聂立
李维成
单位:
东方电气集团东方锅炉股份有限公司;清洁燃烧与烟气净化四川省重点实验室
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。

关键词:
燃煤耦合
可再生能源
绿氢
综合能源
IGCC多联产
富氧燃烧
作者简介:
林光平(1967—),男,四川中江人,高级经济师,博士。E-mail:ouyb@dbc.com.cn
图表:
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引用格式:
林光平,刘兆川,聂立,等.煤与可再生能源深度耦合的典型零碳综合能源系统构建[J].洁净煤技术,2022,28(11):90-104. LIN Guangping,LIU Zhaochuan,NIE Li,et al.Construction of typical zero carbon integrated energy system with deep coupling of coal and renewable energy[J].Clean Coal Technology,2022,28(11):90-104.
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