我国火电厂二氧化碳捕获与封存的布局与优化研究

发布时间：2017-08-09 01:02

  本文关键词：我国火电厂二氧化碳捕获与封存的布局与优化研究

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【摘要】：近些年来,二氧化碳等温室气体大量排放,引起了全球变暖效应。我国“多煤、少油、缺气”的能源结构决定了煤炭中长期的主导地位,且对化石能源的需求居高不下,减排压力巨大。温室气体的减排方法主要有：提高资源利用效率、发展清洁能源、二氧化碳捕获与封存(CCS)技术等。我国煤炭源源丰富,且二氧化碳封存潜力巨大,许多学者认为CCS在我国的发展前景广阔,中国政府也持积极的态度,将CCS列为我国减缓气候变化的政策与行动之一。火电厂排放的二氧化碳集中易捕获,且是单个产业中二氧化碳排放量最大的,所以是世界各国率先应用CCS技术的载体。碳捕获与封存系统网络规模浩大,若进入商业化应用实施阶段,耗资巨大,必将成为我国重大的建设课题。所以,对我国火电厂引入CCS技术的网络布局研究涉及到巨大的经济效益,也关系到社会、经济和环境的可持续发展,值得研究和探讨。据此,本文选择我国大型火电厂为研究对象,进行了二氧化碳捕获与封存的布局与优化研究。由于目前碳捕获与封存技术备受争议,本文在广泛查阅文献资料的基础上,首先对我国火电厂引入CCS技术的前景和可行性进行了分析。然后,根据碳捕获与封存网络的特点,以最小支撑树法为理论基础,引入ArcGIS地理信息系统软件,以碳封存网络总成本最低为目标函数,构建了火电厂的碳封存网络布局模型,并用LINGO软件对其进行求解。模型考虑了各个电厂的碳排放量、封存场所的封存容量、每个电厂的平均捕获成本和各种封存场所的封存成本,并对潜在的二氧化碳封存点进行了离散选址,确定了理论最优布局方案。最后,引入改进的节约里程法对方案进行优化。如运输管网穿越我国内海的情况,每个火电厂排放源直接与封存汇相连造成大量不必要的运输,西北和东北等偏远地区碳排放源数量和封存场所数量不对称等情况。论文取得的主要成果是：(1)分析了我国火电厂引入CCS技术的可行性和前景。本文详细分析了我国火电厂的排放结构、排放空间分布和电力部门的发展趋势,结合CCS技术的特点和发展现状,从捕获技术、电厂空间分布和封存潜力三方面得出了我国火电厂引入CCS技术前景广阔的结论。(2)构建了我国火电厂引入CCS技术的网络布局模型。以最小支撑树和非线性规划理论为基础,以系统总成本最低为目标函数,以火电厂的排放量和封存场所的封存容量为约束条件,构建了网络布局模型。(3)对理论布局模型进行了优化研究。引入改进的节约里程法,对理论方案进行了优化研究,使最终布局方案更符合我国实际情况,并根据最终布局方案,对我国引入CCS技术提出了对策和建议。
【关键词】：碳捕获与封存 网络优化 布局研究 火电厂
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-18
• 1.1 研究背景与意义10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状综述12-15
• 1.2.1 我国火电行业低碳减排研究现状12-13
• 1.2.2 碳捕获与封存技术应用研究现状13-14
• 1.2.3 碳封存网络规划研究现状14
• 1.2.4 已有研究中存在的不足14-15
• 1.3 研究方法与研究思路15-16
• 1.3.1 研究方法15
• 1.3.2 研究思路15-16
• 1.4 论文研究内容16-17
• 1.5 论文取得的成果17-18
• 第2章 我国电力部门发展CCS技术的前景研究18-28
• 2.1 我国发展CCS技术的必要性18-22
• 2.1.1 CCS技术介绍18-20
• 2.1.2 我国CCS技术发展现状20-21
• 2.1.3 我国电力部门发展CCS技术的必要性21-22
• 2.2 我国电力部门CO2排放特征22-24
• 2.2.1 我国火电排放结构22-23
• 2.2.2 我国火电排放空间分布23-24
• 2.2.3 我国电力部门发展趋势24
• 2.3 我国CO_2封存潜力24-26
• 2.4 我国电力部门发展CCS技术的可行性和前景研究26-27
• 2.5 本章小节27-28
• 第3章 我国火电厂CCS网络系统参数研究28-49
• 3.1 二氧化碳的捕获28-33
• 3.1.1 碳排放源的选取28-29
• 3.1.2 碳排放量的计算29-31
• 3.1.3 捕获成本分析31-33
• 3.2 二氧化碳的运输33-35
• 3.2.1 运输方式的选取33-34
• 3.2.2 运输成本分析34-35
• 3.3 二氧化碳的封存35-46
• 3.3.0 地质封存场所的选取35-36
• 3.3.1 EOR封存量的计算36-38
• 3.3.2 废弃气田封存量的计算38-40
• 3.3.3 深部咸水层封存量的计算40-41
• 3.3.4 ECBM封存量的计算41-43
• 3.3.5 地质封存成本分析43-46
• 3.4 本章小节46-49
• 第4章 我国火电厂CCS网络规划模型构建49-58
• 4.1 模型构建方法49-50
• 4.1.1 图与网络优化49
• 4.1.2 最小支撑树49-50
• 4.2 CCS网络规划建模50-56
• 4.2.1 研究问题描述50-51
• 4.2.2 数学模型构建51-54
• 4.2.3 模型求解54-56
• 4.3 本章小节56-58
• 第5章 我国火电厂CCS网络布局优化58-71
• 5.1 管网避海优化58-59
• 5.2 CCS源汇间管网优化59-68
• 5.2.1 改进的节约里程法59-61
• 5.2.2 单汇管网优化61-66
• 5.2.3 偏远地区管网优化66-68
• 5.3 管网布局优化前后的对比分析68-71
• 结论与建议71-73
• 结论71
• 建议71-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间取得学术成果74-75
• 参考文献75-79
• 附录79-83

【参考文献】

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1 陈爽;基于ArcGIS的Web地理信息服务系统的研究与实现[D];沈阳师范大学;2014年

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本文编号：642782