燃煤發(fā)電技術(shù)(CCS)在未來歐洲西北電力系統(tǒng)大型風(fēng)力發(fā)電中的優(yōu)勢(shì)

1、.燃煤發(fā)電技術(shù)（CCS）在未來歐洲西北電力系統(tǒng)大型風(fēng)力發(fā)電中的優(yōu)勢(shì) 1.簡(jiǎn)介人為溫室氣體的排放導(dǎo)致了氣候的變化。為了減緩氣候變化的不利影響，與2000年相比，目標(biāo)到2050年，保持全球氣溫的上升低于2.0-2.4C，減少溫室氣體50-85的排放（IPCC，2007）。歐洲聯(lián)盟打算在2050年，減少其溫室氣體排放量低于1990年的水平的80-95（EC，2011A）。因此，電力行業(yè)將需要轉(zhuǎn)向低碳發(fā)電，如可再生能源、電廠碳捕獲和封存（CCS）以及核電廠（EC，2011B）。結(jié)合化石燃料電廠的可再生能源的大型股將有間歇性發(fā)電廠系統(tǒng)運(yùn)行和財(cái)務(wù)運(yùn)營(yíng)并發(fā)癥，這也適用于配備了CCS的燃煤電廠在電力系統(tǒng)中嚴(yán)格

2、的減排目標(biāo)。間歇性可再生能源發(fā)電的低可變成本，讓他們?cè)趦?yōu)先順序中位于前面位置，從基本負(fù)荷將燃煤電廠的位置優(yōu)勢(shì)移向中間。燃煤電廠必須平衡可再生能源生產(chǎn)的間歇性變化和提供足夠的原料儲(chǔ)備，以至于操作起來有更加頻繁的斜坡和更多變化的啟停周期。此外，此消彼長(zhǎng)的容量因子降低了燃煤電廠的優(yōu)點(diǎn)。較低的容量因子顯著地威脅著這些發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的可行性，因?yàn)樗鼈冃枰呷萘恳蜃樱?gt; 80），以便于能夠密集安裝，從而獲得更多的利益（NETL，2010）。捕獲單元（“靈活的CCS”）的靈活操作被認(rèn)為是一個(gè)提高發(fā)電廠的靈活性和發(fā)電廠的CCS的經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)的解決方案（查爾莫斯和吉本斯，2007年）。捕獲單元的靈活操作使得其

3、負(fù)荷和相關(guān)的能量需求可暫時(shí)獨(dú)立地減小發(fā)電廠的負(fù)荷。因此，發(fā)電廠的凈功率輸出可以暫時(shí)增加。這增加了發(fā)電廠對(duì)其中優(yōu)勢(shì)電廠資產(chǎn)調(diào)動(dòng)的靈活性。此外，增加電力生產(chǎn)可以提高電價(jià)和提供平衡的服務(wù)，從而提高了發(fā)電廠的時(shí)收入（查爾莫斯和吉賓斯，2007年）。首字母縮寫詞列表CAES 壓縮空氣儲(chǔ)能CCS 碳捕獲和儲(chǔ)存CHP 熱電聯(lián)產(chǎn)GHG 溫室氣體NTC 凈轉(zhuǎn)移能力MWPHES 抽水蓄能儲(chǔ)能VOLL 失去負(fù)荷的價(jià)值VORS 儲(chǔ)備短缺的價(jià)值靈活的CCS的好處取決于在何種程度上捕獲單元可以降低能量的需求，因?yàn)樗鼪Q定能量損失（降低凈功率輸出）的大小。相對(duì)于其他的CO2捕獲技術(shù)，通過靈活的CCS操作使大多數(shù)胺溶劑燃燒后C

4、O2捕集的能量需求可以減?。ê６魉购痛骶S森，2009）。對(duì)于燃燒后兩個(gè)靈活的二氧化碳捕集裝置的經(jīng)營(yíng)策略已經(jīng)文獻(xiàn)報(bào)道：通風(fēng)和溶劑儲(chǔ)存。排氣由排氣煙道直接排入大氣，從而繞過所述的CO2捕獲單元并在很大程度上降低了它的能量消耗。溶劑儲(chǔ)存涉及溶劑額外的兩個(gè)水庫(kù)，使捕獲單元捕獲二氧化碳，而最耗能的步驟推遲捕獲過程（查爾莫斯和吉賓斯，2007年）。一些研究調(diào)查的燃燒后捕獲單元的靈活操作的效果，但它們包含了一些局限性，系統(tǒng)蒸發(fā)散從中我們希望改善。然而，他們的結(jié)論是，靈活的操作往往會(huì)增加凈電廠的收入。重要的因素是電和CO2的價(jià)格，其分別確定的情況下排出的額外收入和額外費(fèi)用。許多工程為重點(diǎn)的研究假定固定（歷史）

5、電價(jià)。這個(gè)基本方法沒有考慮捕獲單元對(duì)電價(jià)的操作靈活的反饋效應(yīng)考慮在內(nèi)，也沒有與其他發(fā)電機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)，因此可能高估靈活CCS的好處。四份研究報(bào)告評(píng)估了靈活捕捉的好處與電力系統(tǒng)模型，注重經(jīng)濟(jì)性一般較少的技術(shù)細(xì)節(jié)。這四個(gè)只研究彈性放空，并增加的報(bào)告為碳價(jià)<D 20 /噸的收入高達(dá)10。在兩個(gè)專家給出的四個(gè)研究中調(diào)查了供應(yīng)平衡儲(chǔ)備的好處?？贫鞯膱?bào)告說這種柔性CCS總是減少達(dá)6的平衡成本和報(bào)告它減少了高達(dá)7平衡成本在汽車盂蘭盆價(jià)格低于40-60的D /噸。此外，只有一項(xiàng)研究建模方案，其中包含一個(gè)高（20）份額的間歇性可再生來源（Cohen等人，2013年）。最重要的是，沒有研究藍(lán)本未來，互聯(lián)動(dòng)力系統(tǒng)與

6、可再生能源和電力儲(chǔ)存，即使互聯(lián)和電力存儲(chǔ)的替代彈性CCS提供靈活性。本研究結(jié)合了工程和經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，全面評(píng)價(jià)兩種靈活的燃燒后捕獲單元的好處 - 通風(fēng)和溶劑儲(chǔ)存 - 用于燃煤電廠在未來的電力市場(chǎng)。這兩種類型的柔性捕獲單元的模型構(gòu)造，作為輸入為一個(gè)綜合的電力系統(tǒng)優(yōu)化模型，其中包括提供平衡儲(chǔ)量，互連的存在下，蓄電，和風(fēng)力發(fā)電的高股份。本研究評(píng)估燃煤電廠靈活捕獲單元操作是否會(huì)增加短期利潤(rùn)的電廠;以及它是否降低的總功率系統(tǒng)的成本。研究的重點(diǎn)是多樣化和相互關(guān)聯(lián)以及荷蘭電力市場(chǎng)西北歐洲電力市場(chǎng)的背景下，對(duì)于年2020和2030年的荷蘭未來電力結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)將有電廠的大型股CCS和風(fēng)力發(fā)電。特別是CCS的燃煤電廠的

7、應(yīng)用程序出現(xiàn)有前途的，因?yàn)檫@些植物具有高的比排放量，并可以很容易地加裝一個(gè)捕獲裝置。該分析是基于2011年IEA世界能源展望的450-ppm的方案，因?yàn)樗A(yù)見聯(lián)合實(shí)施CCS和大型風(fēng)電（IEA，2011年）。在本文中，本研究和柔性捕獲單元的描述的方法，首先討論的，其次是電力系統(tǒng)模型和輸入數(shù)據(jù)的描述。模型的結(jié)果，然后提交，從中結(jié)論得出最后建議提出。2.方法 靈活的CCS的好處是通過建模后燃燒捕獲，位于荷蘭的未來互聯(lián)電力系統(tǒng)的承擔(dān)單位和兩個(gè)經(jīng)濟(jì)調(diào)度燃煤電廠的影響。通過分析和區(qū)分本身使用的兩個(gè)步驟方法，可以得出一個(gè)詳細(xì)的模擬捕獲單元，以及大的電力系統(tǒng)（圖1）。在第一步驟中，柔性的CCS的技術(shù)性能的假設(shè)

8、被確定（紫色框）。在第二步驟中，電力市場(chǎng)仿真來確定靈活的CCS的好處。在第一步驟中，對(duì)能量利用電廠和捕獲單元的靈活的CCS的影響進(jìn)行了探討使用Excel模型（紫色框）。此靜態(tài)Excel模型計(jì)算的能量使用基于關(guān)于能源使用其各個(gè)組成部分的假設(shè)捕獲單元。能源使用的吸收劑，剝離，泵，煙氣風(fēng)扇和壓縮機(jī)是基于煙道氣流，經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略和捕獲植物設(shè)置進(jìn)行計(jì)算。該步驟的結(jié)果是關(guān)于能量使用的（柔性）捕獲單元的作為其工作負(fù)荷的功能的假設(shè)。這一假設(shè)作為輸入的第二步驟。此外，薪酬時(shí)間計(jì)算的成本估算基于文獻(xiàn)的提供（CESAR，2011;荷蘭，2011; NETL，2010）。在第二步中，仿真使用DNV GL的歐洲電力市場(chǎng)模式，

9、這是建立在PLEXOS商用電力系統(tǒng)的建模軟件包1（紅色方框圖1）。仿真執(zhí)行用于（柔性）的CCS的四種不同的配置?；谳斎?yún)?shù)（綠框）的七個(gè)主要套，電力市場(chǎng)模式優(yōu)化每小時(shí)承擔(dān)單位和經(jīng)濟(jì)調(diào)度為每小時(shí)通過最小化電力系統(tǒng)的總短線發(fā)電成本。該系統(tǒng)總成本等于燃料成本，排放成本，可變的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，啟動(dòng)成本和損失的情況下負(fù)載（價(jià)值損耗的負(fù)載，匯鴻）或備用容量不足（價(jià)值或儲(chǔ)備的刑罰總和短缺）。附錄C中列出的約束和被考慮的輸入?yún)?shù)。電力市場(chǎng)模式?jīng)Q定基于邊際發(fā)電機(jī)的短期邊際成本（發(fā)電即影子價(jià)格），同時(shí)假設(shè)完全競(jìng)爭(zhēng)每個(gè)區(qū)域的上網(wǎng)電價(jià)。儲(chǔ)備市場(chǎng)被包括不同類型的儲(chǔ)量備用容量的要求仿照荷蘭。電力市場(chǎng)模式優(yōu)化提供備用容量

10、;它并不模擬的儲(chǔ)備能力，如實(shí)際使用提供備用能源。（注：圖1. 研究方法的示意圖。左上和左下框（紫色框）表示步驟1：探索能源使用的（柔性）捕獲單元的作為其負(fù)載的函數(shù)，以及靈活的CCS的投資成本。在左邊的其余（綠色）方框代表的標(biāo)準(zhǔn)輸入PLEXOS和PLEXOS輸入到模型靈活的CCS（在中心上部框）。大中心（紅色）方框代表西北歐洲電力市場(chǎng)的這兩種方案的2020和2030年兩個(gè)右上角的藍(lán)色框表示模擬輸出的電廠層面和國(guó)家層面的每個(gè)（靈活）CCS配置建模。這兩個(gè)右下框代表得出結(jié)論相對(duì)于靈活CCS的利益的過程：作為基于可能的投資回報(bào)期的靈活配置，CCS對(duì)CCS參考案例的結(jié)果進(jìn)行比較，并計(jì)算靈活的CCS和CC

11、S-參考案例結(jié)果之間的差異。）靈活的CCS的好處是依賴于何種程度上捕獲單元的能量需求可以降低，因?yàn)樗鼪Q定能量損失（在凈功率輸出的降低）的大小。相比于其他的CO2捕集技術(shù)，胺溶劑燃燒后二氧化碳捕集的能源需求可以通過靈活的操作CCS減少最多。對(duì)于燃燒后二氧化碳捕集裝置兩個(gè)靈活的經(jīng)營(yíng)策略已文獻(xiàn)報(bào)道：通風(fēng)和溶劑儲(chǔ)存。排氣由排氣煙道氣直接排入大氣，從而繞過CO2捕獲單元并在很大程度上降低了它的能量消耗。溶劑儲(chǔ)存涉及溶劑兩個(gè)額外的水庫(kù)，使捕獲單元捕獲二氧化碳，而推遲了最耗能的步驟捕獲過程（查爾莫斯和吉賓斯，2007年）。進(jìn)行靈敏度分析，以評(píng)估結(jié)果為不同的未來場(chǎng)景的穩(wěn)健性。四個(gè)模型的輸入是不同的：（1）CO

12、2的價(jià)格；（2）的燃料價(jià)格結(jié)合CO2的價(jià)格；（3）安裝的風(fēng)力容量在荷蘭，（4）在存儲(chǔ)大小的增加。從2至4小時(shí)存儲(chǔ)為柔性的CCS與溶劑存儲(chǔ)的情況下，這是在評(píng)估一個(gè)選項(xiàng)的。這四個(gè)靈敏度建模為一組為12周，2020年是代表全年。 2.1 配置 四種配置由2725兆瓦Ë燃煤電廠（靈活）在2020年和2030年（圖2）建模，CCS在荷蘭代組合的下列類型之一查處。裝備兩個(gè)靈活的CCS燃煤電廠是可信的情景。四個(gè)新的燃煤電廠都建在2010-2015年期間，這可能會(huì)取代所有舊的燃煤機(jī)組。通過模擬兩個(gè)單位有（靈活）CCS，強(qiáng)調(diào)它們對(duì)全國(guó)電力系統(tǒng)的影響，并且可占具有靈活的CCS多個(gè)單位之間潛在的反饋效果。

13、僅有柔性的CCS的配置被改變：一個(gè)燃料價(jià)格和發(fā)電機(jī)的組合方案中使用這種分析來表示在2020年和2030年之間的電力市場(chǎng)。1.“CCS-參考”：兩個(gè)燃煤電廠正常的完全集成，燃燒后捕集工作始終在相同負(fù)荷的電廠機(jī)組。 2.“靈活CCS通風(fēng)'：兩個(gè)燃煤電廠CCS靈活通風(fēng)，從而減少捕獲單元能量損失，比普通CO2捕獲單元操作捕獲單元的能力強(qiáng)70。3.“靈活CCS與溶劑儲(chǔ)存'：兩個(gè)燃煤電廠靈活CCS與溶劑儲(chǔ)存：由70降低能源刑罰的滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)的能力，通過儲(chǔ)存二氧化碳溶劑。在最后的時(shí)間，多余的溶劑必須被放到再生的CO2溶劑中。4.“靈活的CCS溶劑儲(chǔ)存 - 125再生'：兩個(gè)燃

14、煤電廠靈活的CCS與溶劑儲(chǔ)存有+25超尺寸的再生能力。溶劑貯存減少能量損失的70，最多至2小時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。3. 燃燒后靈活的捕獲單元在本節(jié)中，四種類型的操作（靈活）轉(zhuǎn)化為一組的闡述與配備了國(guó)家最先進(jìn)的靈活的捕捉單元的發(fā)電廠所產(chǎn)生的凈功率的假設(shè)是一致的。此外，對(duì)于柔性CCS技術(shù)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)假設(shè)已經(jīng)有了定義。 3.1 有關(guān)于CCS的能源計(jì)劃在常規(guī)的捕獲單元燃燒后，從煙道氣體中分離通過的CO2被吸收到化學(xué)液體溶劑（水和單乙基胺，例如混合物）。此吸收發(fā)生在吸收塔內(nèi)，如圖2所示。含有CO2（定義為富溶劑）的液體溶劑通過溶劑泵送向汽提塔。大量的富溶劑在汽提塔中通過加熱用蒸汽從發(fā)電廠的功率周期提取的溶劑解吸。

15、現(xiàn)在的低中溶劑是溶解的CO2，或“清除”，并且引導(dǎo)回吸收器。溶解吸收的CO2被引導(dǎo)至壓縮機(jī)組，在那里它被壓縮以用于傳輸?shù)揭粋€(gè)CO2的儲(chǔ)存場(chǎng)地。捕獲過程需要由電廠供給能源，與輸出功率比較少的發(fā)電過程相比較，沒有二氧化碳捕獲能量。我們使用Excel模型探索（柔性）的CCS的配置上的凈功率生產(chǎn)用于影響在歐洲電力市場(chǎng)的模型發(fā)電廠?；炯僭O(shè)的細(xì)節(jié)列在附錄B，具有以下主要假設(shè)。煙道氣流（以kg/ s）中CO2 的總量是基本來源于被消耗在發(fā)電廠的燃料中的碳。油耗是電廠的凈發(fā)電在電力市場(chǎng)模式的二次函數(shù)溶劑流過吸收塔和汽提塔的組件相比，溶劑負(fù)載由發(fā)電廠和捕獲單元的滿負(fù)荷運(yùn)行來定義。假設(shè)列車的主壓縮機(jī)中，通過壓縮

16、機(jī)列車的CO2流量與留在發(fā)電廠的CO2流量相比，正比于電廠和捕獲單元的滿負(fù)荷運(yùn)行。最小負(fù)荷的吸收器和汽提塔的負(fù)荷是滿負(fù)荷單壓縮機(jī)列車最小負(fù)荷的25。供給到汽提塔的再沸器的蒸汽被用于三種能量功能：富溶劑加熱（正比于溶劑流），汽提（正比于溶劑流）和CO2的脫附（成正比的CO2的量在富溶劑與汽提器的流動(dòng)）。從電廠的捕捉設(shè)備上提取的蒸汽的凈發(fā)電量取決于電廠和捕獲這兩個(gè)廠的負(fù)荷的影響：蒸汽供應(yīng)和回報(bào)都集成在燃煤發(fā)電廠。發(fā)電廠和捕獲單元的最優(yōu)整合取決于捕獲過程的類型，除其他外，（相對(duì)）大小捕獲植物，以及蒸汽和電力的周期的特定設(shè)計(jì)。在這項(xiàng)研究中的輸出功率的減少被認(rèn)為與供給到汽提塔蒸汽是成反比的，平均為國(guó)家的

17、最先進(jìn)的電力產(chǎn)生單元的換算因子的量，基于積分和功率沖擊的輸出被詳細(xì)研究?；谏鲜銮闆r，一個(gè)假設(shè)的725兆瓦ê燃煤電廠被一組研究人員同時(shí)選定，其擁有175兆瓦ê的發(fā)電量，可以減少凈功率輸出，與二氧化碳捕獲操作在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于發(fā)電廠CO2的捕獲，最佳工作點(diǎn)和操作窗口是有許多因素的影響，如未來的市場(chǎng)狀況，特定的成本和發(fā)電廠的捕獲設(shè)計(jì)，以及操作策略影響。靈活的CO2捕捉功能添加到這種復(fù)雜性。捕獲的植物部分負(fù)荷運(yùn)行兩個(gè)操作系統(tǒng)的策略被認(rèn)為在本文中：常數(shù)L/ G比值，溶劑不斷流動(dòng)。這些都是基于維護(hù)捕獲業(yè)績(jī)普遍應(yīng)用的概念。（1） 常數(shù)的L / G比：這個(gè)策略是基于蒸汽和液體在吸收塔的恒

18、定比率，同時(shí)保持恒定的高捕獲率。它結(jié)合了多個(gè)并行處理的柔性植物組態(tài)配給：一個(gè)吸收柱，兩個(gè)平行汽提柱和三個(gè)并聯(lián)壓縮機(jī)組的基礎(chǔ)上（齊亞尼等人，2011）。這種操作策略可模擬Excel模型更多的細(xì)節(jié)，并在歐洲電力市場(chǎng)模式中使用。（2） 恒定流量溶劑：這個(gè)簡(jiǎn)單的策略，通過保持捕獲單元恒定溶劑流速。它與不靈活的捕獲單元布局相比較基本相同，組合的捕獲單元布局包括吸收塔，汽提塔和一個(gè)壓縮機(jī)列車。對(duì)發(fā)電設(shè)備的輸出功率的還原操作策略和捕獲單元布局的影響示于圖3。該圖顯示，使用更靈活的捕獲單元布局與更不靈活的操作策略相比，所述操作捕獲單元有恒定的L / G比，結(jié)果使凈功率減少一半（橙色線）。如圖3所示，切斷三個(gè)平

19、行壓縮機(jī)列車中的一個(gè)，導(dǎo)致65左右電廠負(fù)荷的輕微的撞擊。在這種分析中，我們假設(shè)，在操作策略時(shí)，因?yàn)椴东@單元的能耗較大削減了常數(shù)L/ G的比值，因此減少了捕獲單元負(fù)載。3.2 靈活的CCS捕獲單元（柔性CCS）的靈活操作可以暫時(shí)通過減少捕獲單元的能量消耗以兩種方式提高功率輸出，如圖2中所示 ：通風(fēng)和溶劑儲(chǔ)存。我們使用彈性CCS Excel模型通過施加排氣或富溶劑存儲(chǔ)，以確定所述的能量損失降低。3.2.1 靈活CCS的通風(fēng)通過放空臨時(shí)（部分）的煙道氣流使旁路捕獲單元降低所述捕獲單元的能量損失。如果少量煙氣進(jìn)入捕獲單元，更少的CO2被吸收，從而允許較低的溶劑流速和減少熱量的需求使富溶劑再生。因此，排

20、氣減少了負(fù)載和捕獲單元的所有部件的能量消耗。然而，排氣增加CO2的排放量和排放的成本，因?yàn)槎趸嫉臒煹罋獗恢苯优欧诺酱髿庵校ú闋柲匪梗?007），將沒有任何捕獲CO2的情況。得到的結(jié)果是，施加排氣的成本很大程度上是由發(fā)射成本確定：國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心（通風(fēng)）=負(fù)載V*捕獲率*輸入燃料電廠CCS*燃料的二氧化碳含量*（二氧化碳信用價(jià)格 - 二氧化碳運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本）/通風(fēng)增加的凈發(fā)電排氣凈功率增加依賴于發(fā)電廠的負(fù)荷水平。如圖4所示，顯示了幾個(gè)非線性關(guān)系，這都與壓縮機(jī)的最小負(fù)載水平有關(guān)。為了限制建模的復(fù)雜性，我們從歐洲電力市場(chǎng)排氣模式假設(shè)電廠負(fù)荷和凈發(fā)電增益之間的線性關(guān)系。3.2.2 靈活的CCS與

21、溶劑儲(chǔ)存富溶劑再生和CO2壓縮：溶劑存儲(chǔ)臨時(shí)推遲最耗能的捕獲過程的步驟減少了捕捉單元的能耗。煙道氣流充分進(jìn)入吸收體，捕獲部分和CO2通過與正常的CO2捕獲率（例如90）被內(nèi)部的溶劑吸收。然而，（部分）所得的富溶劑被存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)罐，降低富溶劑流過的汽提塔，從而降低了汽提器的蒸汽需求，減少?gòu)陌l(fā)電廠提取蒸汽，并增加了凈功率生產(chǎn)的動(dòng)力裝置。如圖5所示，溶劑存儲(chǔ)降低了汽提器和壓縮機(jī)的負(fù)荷，降低其能耗。第二（類似大?。﹥?chǔ)罐與貧溶劑是必需的，通過吸收一個(gè)正常的溶劑流速，以補(bǔ)充溶劑從汽提器到吸收器中流出的減少量的。靈活的CCS與溶劑存儲(chǔ)的持續(xù)時(shí)間是由儲(chǔ)存罐的大小和可用溶劑的量限制。在低電價(jià)的時(shí)間，產(chǎn)生并存儲(chǔ)

22、富溶劑和儲(chǔ)存精益溶劑，這暫時(shí)導(dǎo)致了能量損失的增加。這種額外的再生與捕獲單元的正常操作不謀而合。富溶劑的存儲(chǔ)再生是在給定的時(shí)刻通過額外的蒸汽（1）的可用性提取發(fā)電廠的循環(huán)蒸汽，與（2）由汽提塔和壓縮機(jī)的備用容量限制?？傊?，這兩個(gè)約束創(chuàng)建的操作窗口，再生在其中可以發(fā)生（圖6）。下界蒸汽的可用性設(shè)置：當(dāng)電廠運(yùn)行在低于60-70負(fù)荷滿載水平，蒸汽可用的量是有限的，并且汽提器和壓縮機(jī)不用于可用容量。在滿負(fù)荷時(shí)，備用汽提器和壓縮機(jī)的多于60-70的動(dòng)力裝置的負(fù)載被限制因素中存儲(chǔ)的富溶劑再生。在電廠100滿負(fù)荷時(shí)，所述汽提器和壓縮機(jī)單元的全部容量已經(jīng)利用，留下可用于存儲(chǔ)任何富溶劑沒有余力的再生。即使仍然允許

23、用于再生，一個(gè)額外的配置包含125汽提器和壓縮機(jī)容量可以調(diào)查具有再生能力的效果，電源裝置工作在滿負(fù)荷時(shí)存儲(chǔ)的富溶劑中。3.3（靈活）CCS燃煤電廠的歐洲電力市場(chǎng)模式在歐洲電力市場(chǎng)模式，我們假設(shè)兩個(gè)燃煤電廠，委托2010-2015為“收集預(yù)留”，容量為725兆瓦，每種都加裝靈活性BLE燃燒后捕集單元。非柔性改型發(fā)電廠的特性示于表1中。這些參數(shù)也適用于柔性改型發(fā)電廠，與差異是柔性的植物的最大緩坡速率進(jìn)一步增加（見表2），并且該排氣時(shí)捕獲率可能有所不同。隨著柔性CCS Excel模型的應(yīng)用，我們?cè)跐M負(fù)荷時(shí)確定的175兆瓦（凈發(fā)電能力24）的能量損失：改造捕獲單元減少了來自725至550兆瓦E中的最大

24、發(fā)電能力。這相當(dāng)于11的效率損失。穩(wěn)定的最低水平和最大斜坡率下降比例在最大容量的減少。該電廠CCS靈活建模通過添加獨(dú)立靈活的CCS發(fā)電機(jī)配備CCS正常的每個(gè)燃煤電廠：一個(gè)'放空發(fā)生器“或”溶劑抽水蓄能“。通氣發(fā)電機(jī)是一種具有高的CO 2排放因子一個(gè)動(dòng)力裝置：將柔性的CCS放空，以減少能量損失相當(dāng)于發(fā)電用此發(fā)生器。該“溶劑抽水蓄能'發(fā)電機(jī)建模為抽水蓄能電站：靈活運(yùn)用CCS富溶劑儲(chǔ)存相當(dāng)于發(fā)電這種發(fā)電機(jī)，和豐富的溶劑對(duì)應(yīng)于該發(fā)電機(jī)的泵送模式的再生。的靈活的CCS發(fā)電機(jī)操作是依賴于發(fā)電廠與正常的CCS的操作。例如，最大凈發(fā)電柔性CCS發(fā)電機(jī)由電廠的CCS的產(chǎn)生水平來確定。發(fā)電從柔性C

25、CS發(fā)生器器不（直接）影響相應(yīng)的燃煤電廠的產(chǎn)生和燃料消耗。表一性能 （柔性）CCS最大能力 550 MW90%最小穩(wěn)定產(chǎn)生水平 165 MW最大傾斜上升率 21.8 MW /min最大傾斜下降率 36.3 MW /min滿載效率 38.3%變量操作和維護(hù)成本 5.31D /MW 最短時(shí)間 20 h最小停機(jī)時(shí)間 15 h啟動(dòng)油耗 2688 GJ/啟動(dòng)啟動(dòng)成本 4000 D /啟動(dòng)最小的停機(jī)時(shí)間 15 h 捕捉單元的能量損失 175 MW捕捉單元的CO2捕集率 90%表2提供了靈活的CCS發(fā)電機(jī)的選擇特性的概述?；谌嵝訡CS Excel模型中，我們從假設(shè)的175兆瓦（滿載）中減少70能量損失，靈

26、活CCS的能量損失得到最大減少。當(dāng)電廠CCS運(yùn)行在100負(fù)載時(shí)，這相當(dāng)于減少了123兆瓦能量，其中線性降至37兆瓦出現(xiàn)電廠CCS運(yùn)行在30的負(fù)載。其結(jié)果是，123兆瓦是柔性的CCS發(fā)電機(jī)的最大發(fā)電量。表2靈活的CCS發(fā)電機(jī)的PLEXOS技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。性能 通風(fēng)發(fā)電機(jī) 溶劑儲(chǔ)存最大能力 123 MW 123 MW最小穩(wěn)定生產(chǎn)水平 0 MW 0 MW最大傾斜上升率 6.1 MW/min 6.1 MW/min 最大傾斜下降率 3.9 MW/min 3.9 MW/min最大泵負(fù)荷 123 MW 泵效率 99%3.4 靈活的CCS技術(shù)的投資成本相比正常燃燒后的捕獲單元，我們假設(shè)CCS靈活放空沒有顯著的額

27、外投資成本。這是非?？赡艿囊粋€(gè)正常的捕獲單元可以在緊急情況下或在啟動(dòng)期間或關(guān)閉程序排出煙氣。與正常燃燒后的捕獲單元相比，靈活CCS與溶劑儲(chǔ)存需要額外的前期投資。燃煤電廠直接費(fèi)用的附加投資為725兆瓦，包括：其他溶劑（30重量的MEA）：9.54 MD用于儲(chǔ)存溶劑2小時(shí)（NETL，2011）。兩個(gè)豐富的溶劑儲(chǔ)罐和所有的貧溶劑：四輛3.6 MD的坦克（荷蘭造價(jià)工程師協(xié)會(huì)，2011）。其他溶劑泵和管道：0.7 MD（CESAR，2011; 荷蘭造價(jià)工程師協(xié)會(huì)，2011）。汽提器和壓縮機(jī)的容量增加了33MD（對(duì)于柔性的CCS與溶劑存儲(chǔ) 只在125的再生情況下。如圖7示出的投資成本的細(xì)目。這種溶劑貯存的

28、計(jì)算成本比查爾姆斯指定的成本高35，并且比海恩斯和戴維森計(jì)算的成本低30（查爾姆斯等人，2009;海恩斯和戴維森，2009）。賦予正常燃燒后的捕捉單元（NETL，2010年）326MD的投資成本，給捕獲單元加入5-20具有靈活性的存儲(chǔ)溶劑增大了總捕獲單元的投資成本表3模型中使用的燃料價(jià)格（IEA，2011）。2020 2030煤炭?jī)r(jià)格 3.1 D /GJ 3.1 D /GJ 天然氣價(jià)格 8.8 D /GJ 10.9 D /GJ鈾的價(jià)格 1 D /GJ 1 D /GJCO2的信貸價(jià)格 43 D /tCO2 113 D /tCO2CO2的運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本 10 D /tCO2 10D /tCO2基于

29、ZEP（2011A，B）。表4未來荷蘭和鄰國(guó)之間互連的凈轉(zhuǎn)移能力（ENTSO-E，2012，2011B）。NTC容量MW 2020 2030 比利時(shí) 3000 3000丹麥 700 700德國(guó) 4000 4000挪威 700 700英國(guó) 1000 1000表5荷蘭未來的電力需求模型的使用特點(diǎn)（ENTSO-E，2013年，2011A）。2020 2030每年的電力需求 118 TWh 129 TWh需求高峰 19.2 GW 21.1 GW4.歐洲電力市場(chǎng)模式2011年歐洲電力市場(chǎng)模式的輸入數(shù)據(jù)已經(jīng)衍生出許多來源，最重要的是世界經(jīng)濟(jì)展望和ENTSO-E的2011充足預(yù)測(cè)（ENTSO-E，2011A

30、; IEA，2011）。歐盟預(yù)測(cè)了在2020年它們各自的燃油價(jià)格情景，并預(yù)測(cè)歐洲國(guó)家在未來的碳排放限制的一個(gè)發(fā)電機(jī)混合和需求連貫的畫面。在本研究中認(rèn)為未來將有這樣的一個(gè)低碳的生活，即CCS組合構(gòu)成高水平的風(fēng)電發(fā)電廠。某臺(tái)發(fā)電機(jī)的燃料價(jià)格的概述示于表3。4.1 互連能力未來歐洲西北部的電力系統(tǒng)建模分為五個(gè)核心區(qū)域（荷蘭，德國(guó)北部，南部德國(guó)，法國(guó)和比利時(shí)）和八個(gè)衛(wèi)星區(qū)（圖8）。該互聯(lián)系統(tǒng)對(duì)荷蘭基本負(fù)載發(fā)生器（包括靈活的CCS電廠）國(guó)外水電和間歇性可再生能力有一定的影響。每個(gè)被建模的區(qū)域沒有內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)限制，但區(qū)域之間的相互連接做有一個(gè)有限的傳輸容量（表4）。建模的傳輸為直流流動(dòng)。4.2 電力需求每個(gè)區(qū)

31、域的逐時(shí)負(fù)荷模式基于歷史負(fù)載模式，根據(jù)歐盟2020年的電力需求方案（ENTSO-E，2013年，2011A）預(yù)計(jì)每年的增長(zhǎng)率為0.9。將來荷蘭的電力需求主要特性示于表5。此外，假設(shè)丟失的負(fù)載值為10000 D/兆瓦。4.3 火電廠基于歐盟2020方案以及預(yù)期未來的發(fā)展，歐洲西北地區(qū)（ENTSO- E，2011A）未來將產(chǎn)生電流發(fā)生器的混合。在電廠核心區(qū)，最大容量>100兆瓦建模在個(gè)人基礎(chǔ)上，而在衛(wèi)星區(qū)是由發(fā)電廠技術(shù)聚合。下面的技術(shù)是有區(qū)別的：煤炭汽輪機(jī)，天然氣聯(lián)合循環(huán)，燃?xì)廨啓C(jī)，重油蒸汽渦輪莖，核能，水能儲(chǔ)存，抽水蓄能水電，徑流式水電河，陸上風(fēng)力發(fā)電，海上風(fēng)力發(fā)電，太陽(yáng)能和生物質(zhì)。熱電廠

32、在該操作中有16種技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)輸入，包括柔韌性，可靠性和效率參數(shù)描述，如在附錄C中所列出的參數(shù)。在表12中為發(fā)電能力的安裝參數(shù)，關(guān)于荷蘭的發(fā)展概述展示在表6中。荷蘭熱電聯(lián)產(chǎn)電廠（熱電聯(lián)產(chǎn)電廠）比在其他地區(qū)進(jìn)行建模有更多細(xì)節(jié)。三種荷蘭熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的區(qū)分：工業(yè)供熱，集中供熱和熱園藝。工業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn)電廠建模通過將每日最低的75的容量因子“必須運(yùn)行”（科特布斯拉德，2008）。集中供熱熱電聯(lián)產(chǎn)電廠經(jīng)常有燃?xì)忮仩t輔機(jī)，因此與建模燃?xì)忮仩t的機(jī)會(huì)成本是折價(jià)隨每月的熱量需求。園藝熱電聯(lián)產(chǎn)電廠大多是小型燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，這經(jīng)常是與儲(chǔ)熱設(shè)施相連。增加了這些熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的調(diào)度模式的靈活性，因此他們不認(rèn)為是“必須運(yùn)

33、行”。在其他地區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的必須運(yùn)行字符通過定義75的日最低容量系數(shù)為這些熱電聯(lián)產(chǎn)電廠約束建模。4.4 可再生能源在風(fēng)能、太陽(yáng)能的基礎(chǔ)上，以已安裝運(yùn)行的河水發(fā)電機(jī)的發(fā)電量和每小時(shí)可用性文件配置為藍(lán)本?；跉v史氣象測(cè)量，安裝的容量是根據(jù)國(guó)家可再生行動(dòng)計(jì)劃，以及可用性文件配置來決定（JRC，2010; NOAA/ OAR/ ESRL PSD ，2008）。荷蘭未來的風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏發(fā)電容量見表6。到2020年，荷蘭的風(fēng)力發(fā)電預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到32.4億千瓦時(shí)，到2030年，將持續(xù)增長(zhǎng)到60.0億千瓦時(shí)。2020至2030年，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將增長(zhǎng)到0.6億千瓦時(shí)。表6 2020年和2030年荷蘭的總裝

34、機(jī)容量概述。GW 2020 2030鈾 0.5 0.5煤（包括CCS） 8.2 6.6集中供熱熱電聯(lián)產(chǎn) 0.6 0.6天然氣 24.3 17.7工業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn) 2.9 1.6集中供熱熱電聯(lián)產(chǎn) 1.6 0.0熱電園藝聯(lián)產(chǎn) 2.5 2.5生物質(zhì)能 2.9 2.9德魯海 0.2 0.2岸風(fēng) 6.0 6.0近海風(fēng) 5.2 13.8太陽(yáng)能光伏 0.7 0.74.5 輔助服務(wù)荷蘭電力系統(tǒng)準(zhǔn)備通過要求準(zhǔn)備金定義和約束儲(chǔ)備能力，每一個(gè)時(shí)限內(nèi)的類型需要提供特定的準(zhǔn)備金作為最低金額的藍(lán)本。在其他區(qū)域中的儲(chǔ)備要求與這些發(fā)電廠的最大發(fā)電量進(jìn)行減少模擬。四種類型的儲(chǔ)備是有區(qū)別的，其中每個(gè)類型包括向上和向下儲(chǔ)備量（見表7）

35、：1. 被模擬為固定份額容量的主控制儲(chǔ)備只能被用于提供這種儲(chǔ)備。它的大小是燃煤電廠最大容量的1.4和天然氣電廠的2.8。2. 二次調(diào)控儲(chǔ)備是通過指定所需的儲(chǔ)備總量以及備用容量，可以提供給每個(gè)電廠多種數(shù)量的模型。3. 三級(jí)控制儲(chǔ)備以類似二次調(diào)控儲(chǔ)備的方式為藍(lán)本，但具有較大的準(zhǔn)備金要求。4. 每小時(shí)控制儲(chǔ)備是一個(gè)額外的類型，目前并不存在每小時(shí)控制儲(chǔ)備。其目的是為了平衡大規(guī)模風(fēng)電的預(yù)測(cè)誤差。基于4的平方根誤差來預(yù)測(cè)和假設(shè)其大小。應(yīng)用所安裝的的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電能力的12作為備用容量置信水平的需求結(jié)果。表7荷蘭電力市場(chǎng)的儲(chǔ)備模型概述（ENTSO-E，2009; TenneT，2013年）。主控制儲(chǔ)備 二級(jí)

36、調(diào)控儲(chǔ)備 三級(jí)控制儲(chǔ)備 每小時(shí)儲(chǔ)備儲(chǔ)備規(guī)模 n.a.a 350 1000 1344-2372b可用儲(chǔ)備 n.a.a 15min 15min 4h天然氣廠 1.4% 100% 100% 100%煤廠 2.8% 4575% d 4575% d 100%CCS裝置 n.a. 4575% e 4575% e 100%圖8. 歐洲電力市場(chǎng)模型中的西北歐洲市場(chǎng)模式藍(lán)本拓?fù)?.結(jié)果5.1 靈活的CCS技術(shù)在電廠中的優(yōu)勢(shì)為了確定靈活的CCS在發(fā)電廠中的級(jí)別及優(yōu)點(diǎn)，我們來看看容量因子、產(chǎn)生收入和存款準(zhǔn)備金的規(guī)定。這些結(jié)果是基于兩個(gè)燃煤電廠（柔性）的CCS的平均值。5.1.1容量因子容量因子是通過將平均每小時(shí)的發(fā)

37、電量按最大容量進(jìn)行計(jì)算。為使電廠具有靈活的CCS，我們使用“正?！卑l(fā)電廠發(fā)電和附加發(fā)電從而利用所述捕獲單元的通氣或溶劑存儲(chǔ)靈活性產(chǎn)生的電力。圖9顯示，從2020年到2030年，靈活捕捉單元操作增加了發(fā)電應(yīng)用。在2020年，每種類型的靈活CCS的發(fā)電存在放空。在2030年，相比總發(fā)電量整個(gè)燃煤電廠（靈活）CCS發(fā)電約4億千瓦時(shí)。煙氣放空很少應(yīng)用，因?yàn)轭~外排放的成本分配給了它們。這導(dǎo)致高比排放（3.7噸/兆瓦時(shí)）和高排放相關(guān)的費(fèi)用增加：2020年，132 D /兆瓦時(shí)；2030年，416 D /兆瓦時(shí)。從2020年到2030年，儲(chǔ)存的溶劑有125的再生能力的情況下，給溶劑儲(chǔ)存盒施加富溶劑貯存的發(fā)電

38、量比柔性的CCS低4-7倍。靈活的CCS溶劑儲(chǔ)存 - 125再生的情況下產(chǎn)生的電力作為其增加的壓縮機(jī)產(chǎn)能的結(jié)果。如果沒有額外的再生能力，再生的假設(shè)可能要局限于小時(shí)，因?yàn)殡妰r(jià)低，其中燃煤電廠靈活的CCS溶劑儲(chǔ)存工作存在部分負(fù)荷?；蛩鼉H限于小時(shí)，其中電廠降低其成本存儲(chǔ)富溶劑，由此形成一個(gè)更昂貴的發(fā)電廠發(fā)電模式（增加對(duì)荷蘭的總發(fā)電成本）。 在荷蘭和其周邊國(guó)家，靈活的CCS與溶劑儲(chǔ)存發(fā)電為12億千瓦時(shí)，2020年的發(fā)電量為23億度電，在2030年的發(fā)電量來自靈活CCS溶劑儲(chǔ)存的較高，2030年比2020年的發(fā)電量有所上升。由于燃煤電廠往往運(yùn)行在部分負(fù)荷工作之中，因此要增加可再生能源發(fā)電能力。在部分負(fù)荷

39、的運(yùn)行時(shí)間增加，使富溶劑儲(chǔ)存再生加強(qiáng)。此外，2030年相比2020年，在柔性的CCS與溶劑存儲(chǔ) - 125的再生情況下，增加的部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)降低了超尺寸汽提器和其再生能力125的益處，從而導(dǎo)致年電力生產(chǎn)降低。 5.1.2 發(fā)電凈收益發(fā)電營(yíng)業(yè)凈收入被定義為從電力收入減去所有可變發(fā)電成本（如燃料，排放，變量操作和維護(hù)，以及開始成本）的收入。圖11表明，隨著發(fā)電廠周圍CCS的增加，發(fā)電凈收入從2020年的49MD增長(zhǎng)到2030年的86MD，電價(jià)有了明顯的提高。燃煤發(fā)電廠靈活CCS放空收入略低于CCS收入的參考案例：在2020年的發(fā)電凈收入為-1.5（ - 1 MD），2030年發(fā)電收入下降為-4 M

40、D。在2030年部分地區(qū)的煙道排氣量3.2 MD，造成能發(fā)射成本升高，提供儲(chǔ)備能力下降。圖11的CCS-參考案例還顯示，燃煤電廠的發(fā)電凈收入和靈活CCS與溶劑儲(chǔ)存情況之間的差別很?。红`活CCS溶劑儲(chǔ)存從3（1.5 MD）收入下降到2020年的2.5（2.4 MD），在2030年有了更高的收入。這增加的收入彈性CCS與溶劑儲(chǔ)存導(dǎo)致靈活CCS與溶劑儲(chǔ)存6年的投資回收期和靈活的CCS溶劑儲(chǔ)存125再生能力。5.1.3截至儲(chǔ)備規(guī)定 儲(chǔ)備規(guī)定是被提供的時(shí)段的持續(xù)時(shí)間設(shè)置（GW）向上備用容量的總和。燃煤電廠（柔性）CCS累積起來的準(zhǔn)備金見圖12：藍(lán)條顯示，通過增加煤炭的輸入提供燃煤電廠的外匯儲(chǔ)備，而綠條顯

41、示了靈活的CCS提供額外的外匯儲(chǔ)備。圖12顯示出，在2020年增加儲(chǔ)備規(guī)定后柔性的CCS將不到50億度用于CCS-參考案例375-450億千瓦時(shí)，在2030年增加了從75千兆瓦至310-414億千瓦時(shí)用于柔性CCS的450吉瓦時(shí)對(duì)應(yīng)的注冊(cè)表項(xiàng)，以荷蘭的規(guī)定的年度最高的備用容量17。采用德國(guó)市場(chǎng)的平均二級(jí)備用容量的價(jià)格，在2013年所提供的風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏是國(guó)民需求的13，4.1 D /MW（2014年第1季度）。自從大量增加了儲(chǔ)備提供柔性捕獲單元加大了儲(chǔ)備規(guī)定：增加370至410億千瓦時(shí)，2020年增加210至350萬(wàn)度在2030年靈活的捕捉設(shè)備提供“備用發(fā)電的能力為達(dá)儲(chǔ)備。從靈活的捕獲單元儲(chǔ)備提供了最好的準(zhǔn)備金按規(guī)定不靈活的CCS電廠（從系統(tǒng)成本最小化的