賀旭輝，王 燦，2，李欣然，王 帆，甘友春，張雪菲，張 羽

（1.三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北宜昌 443002；2.梯級(jí)水電站運(yùn)行與控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（三峽大學(xué)），湖北宜昌 443002）

0 引言

目前，低碳可持續(xù)發(fā)展理念已經(jīng)成為全球公認(rèn)的應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的有效方式。為此，我國(guó)提出了“碳達(dá)峰”目標(biāo)和“碳中和”愿景[1]。作為化石燃料的主要消耗方，供能行業(yè)的碳排放量在全國(guó)總碳排放量中占比很高，構(gòu)建低碳可持續(xù)的供能系統(tǒng)有助于推動(dòng)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[2-3]。而多能源系統(tǒng)不但能夠?qū)崿F(xiàn)電、熱、氣、冷等多種不同形式能源之間的相互耦合與協(xié)調(diào)，而且對(duì)能源利用效率的提升、碳排放量的減少起到一定的促進(jìn)作用[4]。

為了進(jìn)一步發(fā)揮多能源系統(tǒng)的低碳優(yōu)勢(shì)，減少系統(tǒng)的碳排放量，將碳排放目標(biāo)納入到多能源系統(tǒng)的優(yōu)化模型中是一種有效的途徑[5]?；诖?，文獻(xiàn)[6]提出了一種基于Q 學(xué)習(xí)的綜合能源系統(tǒng)低碳運(yùn)行策略。文獻(xiàn)[7]建立了以微能源網(wǎng)日運(yùn)行成本最低為目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，并分析了儲(chǔ)能對(duì)微能源網(wǎng)運(yùn)行成本的影響。文獻(xiàn)[8]使用光熱電站替代熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，提出了含多能轉(zhuǎn)換的綜合能源系統(tǒng)低碳優(yōu)化運(yùn)行方法。文獻(xiàn)[6-8]表明，在運(yùn)行模型中考慮碳排放成本對(duì)系統(tǒng)減排二氧化碳CO2有一定促進(jìn)效果。但是其方式過于單一，且未能結(jié)合低碳政策，考慮碳交易市場(chǎng)的作用。

為了更深入地促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)CO2的減排，碳配額和碳交易[9]作為控制碳排放量的有效手段被廣泛應(yīng)用在能源系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化中。文獻(xiàn)[10]提出了一種基多主體綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略，該策略通過均衡各主體利益實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低碳、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。文獻(xiàn)[11]建立了用戶與綜合能源系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商參與的雙主體階梯碳交易機(jī)制下的雙層優(yōu)化模型，比較分析了在傳統(tǒng)碳交易機(jī)制和階梯式碳交易機(jī)制下系統(tǒng)的低碳性和經(jīng)濟(jì)性。但是，文獻(xiàn)[10-11]僅僅是從減少系統(tǒng)內(nèi)碳排放量的角度出發(fā)，并不能真正做到系統(tǒng)內(nèi)CO2的近零排放。

碳捕集與封存[12]作為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的有效手段之一，引起了眾多學(xué)者的研究。在系統(tǒng)中加入碳捕集裝置能有效降低碳排放強(qiáng)度。文獻(xiàn)[13]提出一種考慮碳捕集靈活響應(yīng)的低碳經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。文獻(xiàn)[14]將碳捕集與電轉(zhuǎn)氣技術(shù)相結(jié)合，使捕集的CO2通過電轉(zhuǎn)氣設(shè)備轉(zhuǎn)化為天然氣，實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用。文獻(xiàn)[13-14]使用碳捕集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低碳排放并提高了其經(jīng)濟(jì)性，但使用的都是燃燒后捕集技術(shù)，存在碳捕集水平較低而捕集成本過高的問題。

隨著碳捕集技術(shù)的不斷發(fā)展，屬于燃燒中捕集技術(shù)的化學(xué)鏈燃燒技術(shù)能夠有效解決碳捕集成本過高的問題。文獻(xiàn)[15]建立了一種基于柴油化學(xué)鏈制氫和固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，能在高效發(fā)電的同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳捕集。文獻(xiàn)[16]提出了一種基于SOFC 的綜合化學(xué)鏈制氫（Chemical Looping Hydrogen Generation，CLHG）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高效發(fā)電和能量級(jí)聯(lián)利用。文獻(xiàn)[15-16]所提系統(tǒng)在供能的同時(shí)能夠高效地完成CO2捕集，減少系統(tǒng)中的碳排放量。但是這些研究?jī)H停留在對(duì)含CLHG 供能系統(tǒng)的碳捕集性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，并沒有將CLHG 與多能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度相關(guān)聯(lián)。

針對(duì)現(xiàn)有研究存在的問題，且考慮到SOFC 有著潛在的熱電聯(lián)產(chǎn)特性和其產(chǎn)物對(duì)環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，本文首先構(gòu)建了一種基于CLHG-SOFC 的碳捕集模塊，模塊由化學(xué)鏈制氫、固體氧化物燃料電池和碳捕集單元組成。其次，根據(jù)模塊的運(yùn)行機(jī)理推導(dǎo)出其凈輸出功率的模型，并進(jìn)一步研究模塊的電碳特性，得出其凈發(fā)電功率與凈碳排放量之間的關(guān)系。最后，考慮系統(tǒng)購(gòu)電成本、購(gòu)氣成本、運(yùn)行維護(hù)成本、碳交易成本及碳封存成本，建立計(jì)及CLHGSOFC 碳捕集的多能源系統(tǒng)低碳優(yōu)化調(diào)度模型。算例仿真驗(yàn)證了所提模型在減少碳排放與運(yùn)行成本方面的優(yōu)越性。

1 CLHG-SOFC 碳捕集原理及電碳特性

1.1 CLHG-SOFC碳捕集模塊工作原理

化學(xué)鏈燃燒作為碳捕集的有效方式之一，與其他碳捕集技術(shù)（如溶液吸收法、固體吸附法、膜分離法等）相比，具有碳捕集成本最低且系統(tǒng)捕集效率高的優(yōu)點(diǎn)[17]。本文采用一種由化學(xué)鏈燃燒與水蒸氣-鐵法制氫相結(jié)合的綜合化學(xué)鏈制氫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氫氣H2的制取和CO2的高效捕集。其工作原理如圖1 所示。具體原理參見文獻(xiàn)[18]。

圖1 CLHG-SOFC碳捕集模塊的工作原理圖Fig.1 Schematic diagram of CLHG-SOFC carbon capture module

其中，CLHG 系統(tǒng)的總反應(yīng)過程為：

CLHG 系統(tǒng)中產(chǎn)生的H2作為燃料進(jìn)入SOFC 中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出供負(fù)荷使用。其輸出功率為：

式中：PSF為SOFC 輸出的電功率；ηSF為SOFC 的能量轉(zhuǎn)換效率；為消耗氫氣的體積；為氫氣的低熱值。

SOFC 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量余熱，其輸出的熱功率HSF為：

式中：ηH，ηE分別為SOFC 的熱效率與電效率。

從CLHG 系統(tǒng)和SOFC 中流出的高溫氣體、熱流經(jīng)過換熱器進(jìn)行熱回收利用后，再進(jìn)入到碳捕集單元中實(shí)現(xiàn)CO2的捕集與封存。具體過程如圖2 所示。通過技術(shù)手段將封存的CO2注入深海底部或地底，實(shí)現(xiàn)CO2與大氣的長(zhǎng)期隔離，減少大氣中的碳排放量。

圖2 碳捕集與封存原理圖Fig.2 Schematic diagram of carbon capture and storage

1.2 CLHG-SOFC碳捕集模塊的凈輸出功率

SOFC 輸出的總功率分為維持碳捕集單元運(yùn)行的功率和供應(yīng)給負(fù)荷使用的功率。即：

考慮到系統(tǒng)內(nèi)消耗的CH4是產(chǎn)生CO2的主要來(lái)源，由式（1）可知CO2的生成體積與消耗的CH4體積相同，則有：

式中：EC為系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的CO2總量；為CO2密度；為系統(tǒng)內(nèi)消耗的CH4體積。

若碳捕集單元的捕集效率為ηCCS，則系統(tǒng)捕集到的CO2量ECCS為：

用λ表示碳捕集單元捕集單位CO2所消耗的功率，則此時(shí)的碳捕集能耗PCCS為：

由式（8）可知，SOFC 的凈輸出功率與碳捕集單元的CO2捕集效率、消耗CH4的體積有關(guān)。

1.3 CLHG-SOFC碳捕集模塊的電碳特性

將文獻(xiàn)[19]提出的電碳特性概念引入到本文所構(gòu)建的CLHG-SOFC 碳捕集模塊中并對(duì)其進(jìn)行分析。電碳特性為碳捕集電廠的凈發(fā)電功率與凈碳排放量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。本文定義電碳特性為CLHG-SOFC 碳捕集模塊的凈發(fā)電功率與凈碳排放量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

根據(jù)式（1）—式（2）、式（5）—式（6）及式（8）推導(dǎo)出本系統(tǒng)的電碳特性關(guān)系為：

式中：EJ為系統(tǒng)的凈CO2排放量；為碳捕集單元的最大碳捕集效率。

根據(jù)式（9）的電碳特性關(guān)系式，繪制CLHGSOFC 碳捕集模塊的電碳特性關(guān)系圖，如圖3 所示。其中，ABCD 圍成的陰影部分為CLHG-SOFC碳捕集模塊的運(yùn)行區(qū)間；A點(diǎn)為SOFC 出力最低且碳捕集單元不運(yùn)行時(shí)的情況；B點(diǎn)為SOFC 出力最低但碳捕集單元在最大碳捕集效率下運(yùn)行時(shí)的情況；C點(diǎn)為SOFC 出力最大時(shí)，碳捕集單元不運(yùn)行時(shí)的情況；D點(diǎn)為SOFC 最大出力時(shí)，碳捕集單元以最大碳捕集效率運(yùn)行時(shí)的情況。

圖3 CLHG-SOFC碳捕集模塊的電碳特性Fig.3 Electrical carbon characteristics of CLHG-SOFC carbon capture module

直線AC 為CLHG-SOFC 碳捕集模塊在不考慮碳捕集情況下的電碳特性，直線BD 是碳捕集單元以最大效率運(yùn)行時(shí)的CLHG-SOFC 碳捕集模塊的電碳特性。

2 多能源系統(tǒng)建模

2.1 多能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)采用燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)忮仩t實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，但是在使用過程中會(huì)產(chǎn)生一定的碳排放。其排放的CO2濃度較低，會(huì)增加碳捕集難度，造成碳捕集成本的增加[20]?；诖?，本文構(gòu)建了計(jì)及CLHG-SOFC 碳捕集的多能源系統(tǒng)，其基本框架如圖4 所示。

圖4 多能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structure diagram of multi-energy system

2.2 多能源系統(tǒng)設(shè)備數(shù)學(xué)模型

2.2.1 能量轉(zhuǎn)換設(shè)備

本文涉及到多種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，有電鍋爐（Electric Boiler，EB）、電制冷機(jī)（Electrical Chiller，EC）和吸收式制冷機(jī)（Absorption Chiller，AC）。其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

式中：HEB,t為t時(shí)段的電鍋爐輸出的熱功率；PEB,t為t時(shí)段的電鍋爐消耗的電功率；CEC,t為t時(shí)段的電制冷機(jī)輸出的冷功率；PEC,t為t時(shí)段的電制冷機(jī)消耗的電功率；CAC,t為t時(shí)段的吸收式制冷機(jī)輸出的冷功率；HAC,t為t時(shí)段的吸收式制冷機(jī)消耗的熱功率；ηEB為電鍋爐的電熱轉(zhuǎn)換效率；ηEC為電制冷機(jī)的制冷效率；ηAC為吸收式制冷機(jī)的制冷系數(shù)。

2.2.2 儲(chǔ)能設(shè)備

為了平抑負(fù)荷可能產(chǎn)生的波動(dòng)，本文在系統(tǒng)中加入了儲(chǔ)能設(shè)備以提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，其中包括電儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能。由于儲(chǔ)能設(shè)備的原理基本相同，因此將其統(tǒng)一建模為：

3 多能源系統(tǒng)低碳調(diào)度模型

3.1 目標(biāo)函數(shù)

本文所提模型的優(yōu)化運(yùn)行目標(biāo)是在滿足用戶負(fù)荷需求的條件下使系統(tǒng)的總運(yùn)行成本達(dá)到最低?？杀硎緸椋?/p>

式中：F為系統(tǒng)運(yùn)行總成本；Fgrid為系統(tǒng)購(gòu)買外部電網(wǎng)電量的成本；Fgas為系統(tǒng)消耗天然氣的成本；Fyw為系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本；FCCS為系統(tǒng)的碳封存成本；Fct為碳交易成本。

其中，

式中：T為調(diào)度總時(shí)段；M為設(shè)備種類數(shù)；Jgrid,t為t時(shí)段的購(gòu)電價(jià)格；Jgas，Jct分別為購(gòu)氣價(jià)格和單位碳交易價(jià)格；Pbuy,t為t時(shí)段系統(tǒng)購(gòu)電量；Vgas,t為t時(shí)段系統(tǒng)消耗的天然氣體積；f(i)為第i類設(shè)備的單位運(yùn)行維護(hù)成本；Pi,t為第i類設(shè)備在t時(shí)段的出力；JCCS為系統(tǒng)的單位碳封存成本。

3.2 約束條件

電、熱、氣分別滿足以下功率平衡約束。

1）電功率平衡約束為：

2）熱平衡約束為：能設(shè)備吸收的熱功率；Hload,t為t時(shí)段熱負(fù)荷消耗的熱功率。

3）冷平衡約束為：

式中：Cload,t為t時(shí)段冷負(fù)荷消耗的冷功率。

4）設(shè)備出力及爬坡約束為：

4 算例分析

4.1 仿真條件設(shè)置

以某區(qū)域多能源系統(tǒng)為例進(jìn)行算例仿真分析?？傉{(diào)度時(shí)段T為24 h，單位調(diào)度時(shí)間Δt為1 h。負(fù)荷數(shù)據(jù)及風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電數(shù)據(jù)參照文獻(xiàn)[21]設(shè)置。系統(tǒng)內(nèi)主要設(shè)備參數(shù)[22]如表1 所示，上級(jí)電網(wǎng)的分時(shí)電價(jià)[23]設(shè)置見表2。本文在MATLAB 中調(diào)用CPLEX 求解器進(jìn)行優(yōu)化求解。

表1 設(shè)備主要參數(shù)Table 1 Main parameters of equipment

表2 分時(shí)電價(jià)Table 2 Time-of-use power price

為了分析系統(tǒng)運(yùn)行在不同電碳特性下對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和碳排放量的影響，本文設(shè)置了3 種運(yùn)行場(chǎng)景。場(chǎng)景1：系統(tǒng)運(yùn)行在電碳特性直線AC 情況下，即碳捕集單元不參與運(yùn)行；場(chǎng)景2：系統(tǒng)在電碳特性區(qū)間內(nèi)靈活運(yùn)行，即碳捕集單元的碳捕集效率靈活調(diào)節(jié)；場(chǎng)景3：系統(tǒng)運(yùn)行在電碳特性直線BD 情況下，即碳捕集單元以最大碳捕集效率運(yùn)行。

4.2 設(shè)備出力分析

3 種場(chǎng)景下的電功率出力結(jié)果如圖5—圖7所示。

圖5 場(chǎng)景1的電功率出力結(jié)果Fig.5 Electrical Power output result of scenario 1

圖6 場(chǎng)景2的電功率出力結(jié)果Fig.6 Electrical Power output result of scenario 2

圖7 場(chǎng)景3的電功率出力結(jié)果Fig.7 Electrical Power output result of scenario 3

由圖5 可知，01:00—06:00 時(shí)，SOFC 基本處于最低功率運(yùn)行狀態(tài)，這是因?yàn)榇硕螘r(shí)間內(nèi)的電負(fù)荷較少，熱負(fù)荷和冷負(fù)荷需求也較低。因此電鍋爐與電制冷機(jī)的耗電也較少，所以總的用電需求量比較少。此段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)光聯(lián)合出力也比較充足，可以與SOFC 一起供電以滿足電負(fù)荷需求，且此時(shí)段屬于低谷電價(jià)，不足的部分可通過購(gòu)買外部電網(wǎng)電能補(bǔ)充。在07:00 之后，電負(fù)荷增多，SOFC 出力也隨之增大，系統(tǒng)主要由SOFC 出力、風(fēng)光出力及向外部電網(wǎng)購(gòu)電來(lái)滿足電負(fù)荷需求。但是在08:00—10:00及17:00—19:00 時(shí)，由于此段時(shí)間為峰時(shí)電價(jià)，系統(tǒng)向外部電網(wǎng)購(gòu)電量減少，由電儲(chǔ)能放電以彌補(bǔ)用電缺額部分。在22:00—24:00 時(shí)，由于系統(tǒng)設(shè)置了初始與結(jié)束時(shí)的儲(chǔ)能要相等，因此電儲(chǔ)能設(shè)備在此段時(shí)間內(nèi)開始儲(chǔ)能。且此段時(shí)間內(nèi)電價(jià)較低，所以系統(tǒng)減少了SOFC 出力，增加了購(gòu)電電量，可以在滿足負(fù)荷供應(yīng)的同時(shí)降低運(yùn)行成本。

圖6 和圖7 所示的電功率出力結(jié)果基本與圖5類似。有所區(qū)別的是，圖5 中場(chǎng)景1 的購(gòu)電量低于場(chǎng)景3。這是因?yàn)閳?chǎng)景1 運(yùn)行在電碳特性直線為AC 的情況下，此時(shí)的碳捕集單元處于未運(yùn)行狀態(tài)，所以SOFC 的凈出力增加，使購(gòu)電量減少。此外，場(chǎng)景2 的購(gòu)電量高于場(chǎng)景3。這是由于此時(shí)系統(tǒng)的碳捕集效率處于靈活變化狀態(tài)，而不是像場(chǎng)景3 中系統(tǒng)處于最大碳捕集效率恒定運(yùn)行狀態(tài)。但這會(huì)造成系統(tǒng)的碳排放量增大，從而增加碳交易成本。因此系統(tǒng)在電價(jià)較低時(shí)大量購(gòu)電儲(chǔ)存在電儲(chǔ)能中，并在負(fù)荷峰值時(shí)放電以減少SOFC 出力，從而減少運(yùn)行成本。

圖8 為場(chǎng)景3 的熱功率出力結(jié)果圖。從圖8可知，系統(tǒng)主要以SOFC 供熱為主，電鍋爐與熱儲(chǔ)能輔助供熱。01:00—06:00 時(shí)，由于SOFC 工作在以電定熱狀態(tài)，而此段時(shí)間內(nèi)SOFC 為了減少成本處于最低功率運(yùn)行狀態(tài)，這導(dǎo)致了SOFC 的熱出力較低，不能夠滿足全部的熱負(fù)荷需求。此時(shí)由電鍋爐制熱與儲(chǔ)熱設(shè)備放熱一起供應(yīng)熱負(fù)荷。在07:00 之后，SOFC 輸出的電功率在不斷增加，其輸出的熱功率也在隨之增加，此時(shí)電鍋爐減少出力以降低供能成本。此段時(shí)間的SOFC 輸出的熱功率已能滿足熱負(fù)荷需求，多余的熱能供吸收式制冷機(jī)用來(lái)制冷。儲(chǔ)熱設(shè)備通過在SOFC 熱出力較多時(shí)吸收熱能，在SOFC 熱出力較少時(shí)釋放熱能，實(shí)現(xiàn)熱能的時(shí)移，從而減少供能成本。

圖8 場(chǎng)景3的熱功率出力結(jié)果Fig.8 Thermal Power output result of scenario 3

圖9 為場(chǎng)景3 的冷功率出力結(jié)果。

圖9 場(chǎng)景3的冷功率出力結(jié)果Fig.9 Cold Power output result of scenario 3

由圖9 可知，01:00—06:00 時(shí)系統(tǒng)主要通過電制冷機(jī)制冷的方式供應(yīng)冷負(fù)荷。在07:00 之后，SOFC 在滿足熱負(fù)荷需求后的多余熱能被吸收式制冷機(jī)用來(lái)制冷，并減少了電制冷機(jī)的出力，這樣既實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源有效利用也降低系統(tǒng)供能成本。

圖10 為3 種場(chǎng)景的SOFC 凈出力與電價(jià)對(duì)比。從圖10 可知，電價(jià)的高低與SOFC 的凈出力密切相關(guān)，電價(jià)低時(shí)SOFC 凈出力降低，電價(jià)高時(shí)增加SOFC 凈出力，從而使SOFC 凈出力與電價(jià)相匹配以減少系統(tǒng)成本。

圖10 3種場(chǎng)景的SOFC凈出力與電價(jià)Fig.10 SOFC net output and electricity price in three scenarios

4.3 經(jīng)濟(jì)成本分析

為了驗(yàn)證本文所提系統(tǒng)在減少碳排放方面的優(yōu)勢(shì)，在經(jīng)濟(jì)成本比較中，新增1 組以燃?xì)廨啓C(jī)為主的傳統(tǒng)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行場(chǎng)景4。4 種場(chǎng)景下系統(tǒng)的調(diào)度結(jié)果如表3 所示。

表3 4種場(chǎng)景的經(jīng)濟(jì)成本比較Table 3 Economic cost comparison of four scenarios

由表3 可知，場(chǎng)景1 與場(chǎng)景4 相比，總成本降低了2.59%，凈碳排放量降低了11%。這是因?yàn)橄啾扔趥鹘y(tǒng)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，本文所提系統(tǒng)減少了燃?xì)廨啓C(jī)與燃?xì)忮仩t的使用，使系統(tǒng)的碳排放量有所減少。

相比于場(chǎng)景1 中碳捕集單元不參與運(yùn)行的情況下，場(chǎng)景3 的總成本比場(chǎng)景1 降低了2.49%。其中，雖然場(chǎng)景3 的購(gòu)電成本比場(chǎng)景1 多了856.7 元，但是場(chǎng)景3 的碳封存與碳交易成本比場(chǎng)景1 少了967.9 元。因此場(chǎng)景3 的總成本優(yōu)于場(chǎng)景1。

場(chǎng)景2 考慮了碳捕集效率靈活變化的情況，可以通過調(diào)節(jié)碳捕集效率從而改變SOFC 的凈出力，使系統(tǒng)成本降低。因此場(chǎng)景2 相比于場(chǎng)景3，在總成本上降低了1.56%。但是由于場(chǎng)景3 處于碳捕集效率最大方式下運(yùn)行，而場(chǎng)景2 的碳捕集效率是靈活變化的，所以造成了場(chǎng)景2 的凈碳排放量比場(chǎng)景3 多了600 kg。因此盡管場(chǎng)景2 的總成本相較于場(chǎng)景3 略微有所降低，但是付出了環(huán)境成本的代價(jià)。

5 結(jié)論

本文將化學(xué)鏈制氫、固體氧化物燃料電池與碳捕集技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了基于CLHG-SOFC 碳捕集模塊的凈輸出功率模型，并將其引入多能源系統(tǒng)的低碳優(yōu)化調(diào)度中，有效減少了系統(tǒng)的碳排放。通過設(shè)置多種場(chǎng)景進(jìn)行分析，得出了以下結(jié)論：

1）與以燃?xì)廨啓C(jī)為主的傳統(tǒng)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相比，本文所提系統(tǒng)在減少碳排放上有一定優(yōu)勢(shì)。

2）在系統(tǒng)中考慮到碳捕集單元的使用后，能夠極大減少系統(tǒng)中CO2的凈排放量，并且使系統(tǒng)的總成本有所降低。

3）本文研究了系統(tǒng)在電碳特性區(qū)間內(nèi)靈活運(yùn)行時(shí)的情況，系統(tǒng)總成本最低時(shí)其碳排放量并不是最低，其成本受到SOFC 的凈出力的影響。

綜上，計(jì)及CLHG-SOFC 碳捕集的多能源系統(tǒng)低碳優(yōu)化調(diào)度模型能夠?qū)崿F(xiàn)多能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和低碳排放目標(biāo)，助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。