发挥碳捕集的作用

2015-5-14 21:51 来源: Captureready

许多人希望,到2030年我们能建立一个主要依赖于太阳能或风能等可再生能源的低碳能源市场。这将带来间歇现象的重大问题,可再生能源提供的能源是多种多样的;不仅仅是风能或太阳能。伦敦帝国理工学院的研究团队正在实施由英国工程和物理科学研究委员会资助的令人惊叹的碳捕集与封存项目,其中一部分内容就是调查如何让化石燃料电厂在作为后备力量的同时仅排放少量的二氧化碳。

能源需求峰值是国家电网的面临的最大难题之一,而间歇发电只会让问题变得更严重。目前的考虑是,可以通过在高效的燃煤电厂整合碳捕集技术来填补这些缺口。当帝国理工学院的工程师们开始研究怎样在现实中实现这一想法时,似乎找到了一个被许多人忽视的关键点。

目前,大多数碳捕集与封存研究都在“稳定状态”下进行,被研究的电厂的发电和碳排放都处于常数水平。如果化石燃料要开始提供更多的后备容量,这些电厂大部分时间都要以较低水平运行,需求增加将要求它们快速地提高运行水平。“我们注意到,几乎所有的研究都没有考虑到需求的变化会对碳捕集产生怎样的影响,”领导这一工作的来自帝国理工学院过程系统工程中心的Niall Mac Dowell博士解释道。“如果我们想让业内注意到这一问题需要解决;特别是,碳捕集与封存电厂以利益最大化的负荷跟踪方式运行的能力对于其技术上的长期成功非常关键。”

因此,该研究团队建立了一个他们认为的2030年能源市场实际情况的模型,包括电厂的种类和可能采用的各种碳捕集技术。需求高峰和低谷也表明他们测量碳捕集量的方式需要进行重新考虑。通常的度量标准是瞬间的捕集(DoC),即产生的二氧化碳中没有排放出去的比例。在一个稳态系统中,瞬间捕集是比较好的测量方式,但情况出现变化时,就需要开发一种新的度量标准;在此项研究中,这被定义为综合捕集度(IDoC)。综合捕集度也是指产生的二氧化碳中没有排放出去的比例,但所指的时间范围要长得多。

该研究团队通过观察一个煤电厂12个月内的综合捕集度并考虑其可能被要求采取行动的频率,调查了适用于各种情景的最佳技术。这一问题的关键是,碳捕集与封存在大部分时间都必须是高效的,因此如果有一种技术能非常好的处理低负荷运行,那就能抵消掉短期的高负荷运行产生的碳排放。

这一团队测试了三种主要的情景和技术并以行业内能理解的度量标准——利润作出比较。他们的研究突出了溶剂封存碳的这种特殊用途十分有趣。尽管目前这一研究仍处于理论阶段,但鉴于碳捕集与封存会给设备带来额外的成本,因此需要行业参与和接受这些想法。“我很自豪的是,我们已经与壳牌集团商谈了可能的实施项目,”Mac Dowell博士说,“他们对这一概念很感兴趣,我们有可能在未来看到这一概念应用到英国的碳捕集与封存商业化项目中。”

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