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

1、.燃煤發(fā)電技術（CCS）在未來歐洲西北電力系統(tǒng)大型風力發(fā)電中的優(yōu)勢 1.簡介人為溫室氣體的排放導致了氣候的變化。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)運行和財務運營并發(fā)癥，這也適用于配備了CCS的燃煤電廠在電力系統(tǒng)中嚴格

2、的減排目標。間歇性可再生能源發(fā)電的低可變成本，讓他們在優(yōu)先順序中位于前面位置，從基本負荷將燃煤電廠的位置優(yōu)勢移向中間。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，此消彼長的容量因子降低了燃煤電廠的優(yōu)點。較低的容量因子顯著地威脅著這些發(fā)電廠經(jīng)濟運行的可行性，因為它們需要高容量因子（> 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”）的靈活操作被認為是一個提高發(fā)電廠的靈活性和發(fā)電廠的CCS的經(jīng)濟表現(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、負荷和相關的能量需求可暫時獨立地減小發(fā)電廠的負荷。因此，發(fā)電廠的凈功率輸出可以暫時增加。這增加了發(fā)電廠對其中優(yōu)勢電廠資產(chǎn)調(diào)動的靈活性。此外，增加電力生產(chǎn)可以提高電價和提供平衡的服務，從而提高了發(fā)電廠的時收入（查爾莫斯和吉賓斯，2007年）。首字母縮寫詞列表CAES 壓縮空氣儲能CCS 碳捕獲和儲存CHP 熱電聯(lián)產(chǎn)GHG 溫室氣體NTC 凈轉(zhuǎn)移能力MWPHES 抽水蓄能儲能VOLL 失去負荷的價值VORS 儲備短缺的價值靈活的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，因為它決定能量損失（降低凈功率輸出）的大小。相對于其他的CO2捕獲技術，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小（海恩斯和戴維森，2009）。對于燃燒后兩個靈活的二氧化碳捕集裝置的經(jīng)營策略已經(jīng)文獻報道：通風和溶劑儲存。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。溶劑儲存涉及溶劑額外的兩個水庫，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，他們的結論是，靈活的操作往往會增加凈電廠的收入。重要的因素是電和CO2的價格，其分別確定的情況下排出的額外收入和額外費用。許多工程為重點的研究假定固定（歷史）

5、電價。這個基本方法沒有考慮捕獲單元對電價的操作靈活的反饋效應考慮在內(nèi)，也沒有與其他發(fā)電機的競爭，因此可能高估靈活CCS的好處。四份研究報告評估了靈活捕捉的好處與電力系統(tǒng)模型，注重經(jīng)濟性一般較少的技術細節(jié)。這四個只研究彈性放空，并增加的報告為碳價<D 20 /噸的收入高達10。在兩個專家給出的四個研究中調(diào)查了供應平衡儲備的好處?？贫鞯膱蟾嬲f這種柔性CCS總是減少達6的平衡成本和報告它減少了高達7平衡成本在汽車盂蘭盆價格低于40-60的D /噸。此外，只有一項研究建模方案，其中包含一個高（20）份額的間歇性可再生來源（Cohen等人，2013年）。最重要的是，沒有研究藍本未來，互聯(lián)動力系統(tǒng)與

6、可再生能源和電力儲存，即使互聯(lián)和電力存儲的替代彈性CCS提供靈活性。本研究結合了工程和經(jīng)濟學方法，全面評價兩種靈活的燃燒后捕獲單元的好處 - 通風和溶劑儲存 - 用于燃煤電廠在未來的電力市場。這兩種類型的柔性捕獲單元的模型構造，作為輸入為一個綜合的電力系統(tǒng)優(yōu)化模型，其中包括提供平衡儲量，互連的存在下，蓄電，和風力發(fā)電的高股份。本研究評估燃煤電廠靈活捕獲單元操作是否會增加短期利潤的電廠;以及它是否降低的總功率系統(tǒng)的成本。研究的重點是多樣化和相互關聯(lián)以及荷蘭電力市場西北歐洲電力市場的背景下，對于年2020和2030年的荷蘭未來電力結構，預計將有電廠的大型股CCS和風力發(fā)電。特別是CCS的燃煤電廠的

7、應用程序出現(xiàn)有前途的，因為這些植物具有高的比排放量，并可以很容易地加裝一個捕獲裝置。該分析是基于2011年IEA世界能源展望的450-ppm的方案，因為它預見聯(lián)合實施CCS和大型風電（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。模型的結果，然后提交，從中結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)的承擔單位和兩個經(jīng)濟調(diào)度燃煤電廠的影響。通過分析和區(qū)分本身使用的兩個步驟方法，可以得出一個詳細的模擬捕獲單元，以及大的電力系統(tǒng)（圖1）。在第一步驟中，柔性的CCS的技術性能的假設

8、被確定（紫色框）。在第二步驟中，電力市場仿真來確定靈活的CCS的好處。在第一步驟中，對能量利用電廠和捕獲單元的靈活的CCS的影響進行了探討使用Excel模型（紫色框）。此靜態(tài)Excel模型計算的能量使用基于關于能源使用其各個組成部分的假設捕獲單元。能源使用的吸收劑，剝離，泵，煙氣風扇和壓縮機是基于煙道氣流，經(jīng)營戰(zhàn)略和捕獲植物設置進行計算。該步驟的結果是關于能量使用的（柔性）捕獲單元的作為其工作負荷的功能的假設。這一假設作為輸入的第二步驟。此外，薪酬時間計算的成本估算基于文獻的提供（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）的七個主要套，電力市場模式優(yōu)化每小時承擔單位和經(jīng)濟調(diào)度為每小時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，可變的運營和維護成本，啟動成本和損失的情況下負載（價值損耗的負載，匯鴻）或備用容量不足（價值或儲備的刑罰總和短缺）。附錄C中列出的約束和被考慮的輸入?yún)?shù)。電力市場模式?jīng)Q定基于邊際發(fā)電機的短期邊際成本（發(fā)電即影子價格），同時假設完全競爭每個區(qū)域的上網(wǎng)電價。儲備市場被包括不同類型的儲量備用容量的要求仿照荷蘭。電力市場模式優(yōu)化提供備用容量

10、;它并不模擬的儲備能力，如實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）方框代表的標準輸入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的這兩種方案的2020和2030年兩個右上角的藍色框表示模擬輸出的電廠層面和國家層面的每個（靈活）CCS配置建模。這兩個右下框代表得出結論相對于靈活CCS的利益的過程：作為基于可能的投資回報期的靈活配置，CCS對CCS參考案例的結果進行比較，并計算靈活的CCS和CC

11、S-參考案例結果之間的差異。）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，因為它決定能量損失（在凈功率輸出的降低）的大小。相比于其他的CO2捕集技術，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。對于燃燒后二氧化碳捕集裝置兩個靈活的經(jīng)營策略已文獻報道：通風和溶劑儲存。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。溶劑儲存涉及溶劑兩個額外的水庫，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）。進行靈敏度分析，以評估結果為不同的未來場景的穩(wěn)健性。四個模型的輸入是不同的：（1）CO

12、2的價格；（2）的燃料價格結合CO2的價格；（3）安裝的風力容量在荷蘭，（4）在存儲大小的增加。從2至4小時存儲為柔性的CCS與溶劑存儲的情況下，這是在評估一個選項的。這四個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。裝備兩個靈活的CCS燃煤電廠是可信的情景。四個新的燃煤電廠都建在2010-2015年期間，這可能會取代所有舊的燃煤機組。通過模擬兩個單位有（靈活）CCS，強調(diào)它們對全國電力系統(tǒng)的影響，并且可占具有靈活的CCS多個單位之間潛在的反饋效果。

13、僅有柔性的CCS的配置被改變：一個燃料價格和發(fā)電機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。1.“CCS-參考”：兩個燃煤電廠正常的完全集成，燃燒后捕集工作始終在相同負荷的電廠機組。 2.“靈活CCS通風'：兩個燃煤電廠CCS靈活通風，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70。3.“靈活CCS與溶劑儲存'：兩個燃煤電廠靈活CCS與溶劑儲存：由70降低能源刑罰的滿負荷運轉(zhuǎn)長達2小時的能力，通過儲存二氧化碳溶劑。在最后的時間，多余的溶劑必須被放到再生的CO2溶劑中。4.“靈活的CCS溶劑儲存 - 125再生'：兩個燃

14、煤電廠靈活的CCS與溶劑儲存有+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小時滿負荷運轉(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家最先進的靈活的捕捉單元的發(fā)電廠所產(chǎn)生的凈功率的假設是一致的。此外，對于柔性CCS技術的經(jīng)濟參數(shù)假設已經(jīng)有了定義。 3.1 有關于CCS的能源計劃在常規(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”，并且引導回吸收器。溶解吸收的CO2被引導至壓縮機組，在那里它被壓縮以用于傳輸?shù)揭粋€CO2的儲存場地。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的模型發(fā)電廠?；炯僭O的細節(jié)列在附錄B，具有以下主要假設。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，溶劑負載由發(fā)電廠和捕獲單元的滿負荷運行來定義。假設列車的主壓縮機中，通過壓縮

16、機列車的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荷運行。最小負荷的吸收器和汽提塔的負荷是滿負荷單壓縮機列車最小負荷的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）。從電廠的捕捉設備上提取的蒸汽的凈發(fā)電量取決于電廠和捕獲這兩個廠的負荷的影響：蒸汽供應和回報都集成在燃煤發(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）大小捕獲植物，以及蒸汽和電力的周期的特定設計。在這項研究中的輸出功率的減少被認為與供給到汽提塔蒸汽是成反比的，平均為國家的

17、最先進的電力產(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研究。基于上述情況，一個假設的725兆瓦ê燃煤電廠被一組研究人員同時選定，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荷運轉(zhuǎn)。對于發(fā)電廠CO2的捕獲，最佳工作點和操作窗口是有許多因素的影響，如未來的市場狀況，特定的成本和發(fā)電廠的捕獲設計，以及操作策略影響。靈活的CO2捕捉功能添加到這種復雜性。捕獲的植物部分負荷運行兩個操作系統(tǒng)的策略被認為在本文中：常數(shù)L/ G比值，溶劑不斷流動。這些都是基于維護捕獲業(yè)績普遍應用的概念。（1） 常數(shù)的L / G比：這個策略是基于蒸汽和液體在吸收塔的恒

18、定比率，同時保持恒定的高捕獲率。它結合了多個并行處理的柔性植物組態(tài)配給：一個吸收柱，兩個平行汽提柱和三個并聯(lián)壓縮機組的基礎上（齊亞尼等人，2011）。這種操作策略可模擬Excel模型更多的細節(jié)，并在歐洲電力市場模式中使用。（2） 恒定流量溶劑：這個簡單的策略，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，汽提塔和一個壓縮機列車。對發(fā)電設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，結果使凈功率減少一半（橙色線）。如圖3所示，切斷三個平

19、行壓縮機列車中的一個，導致65左右電廠負荷的輕微的撞擊。在這種分析中，我們假設，在操作策略時，因為捕獲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載。3.2 靈活的CCS捕獲單元（柔性CCS）的靈活操作可以暫時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 ：通風和溶劑儲存。我們使用彈性CCS Excel模型通過施加排氣或富溶劑存儲，以確定所述的能量損失降低。3.2.1 靈活CCS的通風通過放空臨時（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，因為二氧化碳的煙道氣被直接排放到大氣中（查爾姆斯，2007），將沒有任何捕獲CO2的情況。得到的結果是，施加排氣的成本很大程度上是由發(fā)射成本確定：國家無線電監(jiān)測中心（通風）=負載V*捕獲率*輸入燃料電廠CCS*燃料的二氧化碳含量*（二氧化碳信用價格 - 二氧化碳運輸和儲存成本）/通風增加的凈發(fā)電排氣凈功率增加依賴于發(fā)電廠的負荷水平。如圖4所示，顯示了幾個非線性關系，這都與壓縮機的最小負載水平有關。為了限制建模的復雜性，我們從歐洲電力市場排氣模式假設電廠負荷和凈發(fā)電增益之間的線性關系。3.2.2 靈活的CCS與

21、溶劑儲存富溶劑再生和CO2壓縮：溶劑存儲臨時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在一個存儲罐，降低富溶劑流過的汽提塔，從而降低了汽提器的蒸汽需求，減少從發(fā)電廠提取蒸汽，并增加了凈功率生產(chǎn)的動力裝置。如圖5所示，溶劑存儲降低了汽提器和壓縮機的負荷，降低其能耗。第二（類似大?。﹥夼c貧溶劑是必需的，通過吸收一個正常的溶劑流速，以補充溶劑從汽提器到吸收器中流出的減少量的。靈活的CCS與溶劑存儲的持續(xù)時間是由儲存罐的大小和可用溶劑的量限制。在低電價的時間，產(chǎn)生并存儲

22、富溶劑和儲存精益溶劑，這暫時導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。富溶劑的存儲再生是在給定的時刻通過額外的蒸汽（1）的可用性提取發(fā)電廠的循環(huán)蒸汽，與（2）由汽提塔和壓縮機的備用容量限制?？傊?，這兩個約束創(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置：當電廠運行在低于60-70負荷滿載水平，蒸汽可用的量是有限的，并且汽提器和壓縮機不用于可用容量。在滿負荷時，備用汽提器和壓縮機的多于60-70的動力裝置的負載被限制因素中存儲的富溶劑再生。在電廠100滿負荷時，所述汽提器和壓縮機單元的全部容量已經(jīng)利用，留下可用于存儲任何富溶劑沒有余力的再生。即使仍然允許

23、用于再生，一個額外的配置包含125汽提器和壓縮機容量可以調(diào)查具有再生能力的效果，電源裝置工作在滿負荷時存儲的富溶劑中。3.3（靈活）CCS燃煤電廠的歐洲電力市場模式在歐洲電力市場模式，我們假設兩個燃煤電廠，委托2010-2015為“收集預留”，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一步增加（見表2），并且該排氣時捕獲率可能有所不同。隨著柔性CCS Excel模型的應用，我們在滿負荷時確定的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立靈活的CCS發(fā)電機配備CCS正常的每個燃煤電廠：一個'放空發(fā)生器“或”溶劑抽水蓄能“。通氣發(fā)電機是一種具有高的CO 2排放因子一個動力裝置：將柔性的CCS放空，以減少能量損失相當于發(fā)電用此發(fā)生器。該“溶劑抽水蓄能'發(fā)電機建模為抽水蓄能電站：靈活運用CCS富溶劑儲存相當于發(fā)電這種發(fā)電機，和豐富的溶劑對應于該發(fā)電機的泵送模式的再生。的靈活的CCS發(fā)電機操作是依賴于發(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%變量操作和維護成本 5.31D /MW 最短時間 20 h最小停機時間 15 h啟動油耗 2688 GJ/啟動啟動成本 4000 D /啟動最小的停機時間 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)電機的選擇特性的概述?；谌嵝訡CS Excel模型中，我們從假設的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。當電廠CCS運行在100負載時，這相當于減少了123兆瓦能量，其中線性降至37兆瓦出現(xiàn)電廠CCS運行在30的負載。其結果是，123兆瓦是柔性的CCS發(fā)電機的最大發(fā)電量。表2靈活的CCS發(fā)電機的PLEXOS技術經(jīng)濟性能。性能 通風發(fā)電機 溶劑儲存最大能力 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最大泵負荷 123 MW 泵效率 99%3.4 靈活的CCS技術的投資成本相比正常燃燒后的捕獲單元，我們假設CCS靈活放空沒有顯著的額

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

28、計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格（IEA，2011）。2020 2030煤炭價格 3.1 D /GJ 3.1 D /GJ 天然氣價格 8.8 D /GJ 10.9 D /GJ鈾的價格 1 D /GJ 1 D /GJCO2的信貸價格 43 D /tCO2 113 D /tCO2CO2的運輸和儲存成本 10 D /tCO2 10D /tCO2基于

29、ZEP（2011A，B）。表4未來荷蘭和鄰國之間互連的凈轉(zhuǎn)移能力（ENTSO-E，2012，2011B）。NTC容量MW 2020 2030 比利時 3000 3000丹麥 700 700德國 4000 4000挪威 700 700英國 1000 1000表5荷蘭未來的電力需求模型的使用特點（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.歐洲電力市場模式2011年歐洲電力市場模式的輸入數(shù)據(jù)已經(jīng)衍生出許多來源，最重要的是世界經(jīng)濟展望和ENTSO-E的2011充足預測（ENTSO-E，2011A

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

31、域的逐時負荷模式基于歷史負載模式，根據(jù)歐盟2020年的電力需求方案（ENTSO-E，2013年，2011A）預計每年的增長率為0.9。將來荷蘭的電力需求主要特性示于表5。此外，假設丟失的負載值為10000 D/兆瓦。4.3 火電廠基于歐盟2020方案以及預期未來的發(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>100兆瓦建模在個人基礎上，而在衛(wèi)星區(qū)是由發(fā)電廠技術聚合。下面的技術是有區(qū)別的：煤炭汽輪機，天然氣聯(lián)合循環(huán)，燃氣輪機，重油蒸汽渦輪莖，核能，水能儲存，抽水蓄能水電，徑流式水電河，陸上風力發(fā)電，海上風力發(fā)電，太陽能和生物質(zhì)。熱電廠

32、在該操作中有16種技術經(jīng)濟參數(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)進行建模有更多細節(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)常有燃氣鍋爐輔機，因此與建模燃氣鍋爐的機會成本是折價隨每月的熱量需求。園藝熱電聯(lián)產(chǎn)電廠大多是小型燃氣輪機和燃氣發(fā)動機，這經(jīng)常是與儲熱設施相連。增加了這些熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的調(diào)度模式的靈活性，因此他們不認為是“必須運

33、行”。在其他地區(qū)的熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的必須運行字符通過定義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 可再生能源在風能、太陽能的基礎上，以已安裝運行的河水發(fā)電機的發(fā)電量和每小時可用性文件配置為藍本?；跉v史氣象測量，安裝的容量是根據(jù)國家可再生行動計劃，以及可用性文件配置來決定（JRC，2010; NOAA/ OAR/ ESRL PSD ，2008）。荷蘭未來的風能和太陽能光伏發(fā)電容量見表6。到2020年，荷蘭的風力發(fā)電預計將增長到32.4億千瓦時，到2030年，將持續(xù)增長到60.0億千瓦時。2020至2030年，太陽能光伏發(fā)電將增長到0.6億千瓦時。表6 2020年和2030年荷蘭的總裝

34、機容量概述。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 6.0 6.0近海風 5.2 13.8太陽能光伏 0.7 0.74.5 輔助服務荷蘭電力系統(tǒng)準備通過要求準備金定義和約束儲備能力，每一個時限內(nèi)的類型需要提供特定的準備金作為最低金額的藍本。在其他區(qū)域中的儲備要求與這些發(fā)電廠的最大發(fā)電量進行減少模擬。四種類型的儲備是有區(qū)別的，其中每個類型包括向上和向下儲備量（見表7）

35、：1. 被模擬為固定份額容量的主控制儲備只能被用于提供這種儲備。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)控儲備是通過指定所需的儲備總量以及備用容量，可以提供給每個電廠多種數(shù)量的模型。3. 三級控制儲備以類似二次調(diào)控儲備的方式為藍本，但具有較大的準備金要求。4. 每小時控制儲備是一個額外的類型，目前并不存在每小時控制儲備。其目的是為了平衡大規(guī)模風電的預測誤差?；?的平方根誤差來預測和假設其大小。應用所安裝的的風力發(fā)電機發(fā)電能力的12作為備用容量置信水平的需求結果。表7荷蘭電力市場的儲備模型概述（ENTSO-E，2009; TenneT，2013年）。主控制儲備 二級

36、調(diào)控儲備 三級控制儲備 每小時儲備儲備規(guī)模 n.a.a 350 1000 1344-2372b可用儲備 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. 歐洲電力市場模型中的西北歐洲市場模式藍本拓撲5.結果5.1 靈活的CCS技術在電廠中的優(yōu)勢為了確定靈活的CCS在發(fā)電廠中的級別及優(yōu)點，我們來看看容量因子、產(chǎn)生收入和存款準備金的規(guī)定。這些結果是基于兩個燃煤電廠（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的發(fā)

37、電量按最大容量進行計算。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)電量整個燃煤電廠（靈活）CCS發(fā)電約4億千瓦時。煙氣放空很少應用，因為額外排放的成本分配給了它們。這導致高比排放（3.7噸/兆瓦時）和高排放相關的費用增加：2020年，132 D /兆瓦時；2030年，416 D /兆瓦時。從2020年到2030年，儲存的溶劑有125的再生能力的情況下，給溶劑儲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溶劑儲存 - 125再生的情況下產(chǎn)生的電力作為其增加的壓縮機產(chǎn)能的結果。如果沒有額外的再生能力，再生的假設可能要局限于小時，因為電價低，其中燃煤電廠靈活的CCS溶劑儲存工作存在部分負荷?；蛩鼉H限于小時，其中電廠降低其成本存儲富溶劑，由此形成一個更昂貴的發(fā)電廠發(fā)電模式（增加對荷蘭的總發(fā)電成本）。 在荷蘭和其周邊國家，靈活的CCS與溶劑儲存發(fā)電為12億千瓦時，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行在部分負荷工作之中，因此要增加可再生能源發(fā)電能力。在部分負荷

39、的運行時間增加，使富溶劑儲存再生加強。此外，2030年相比2020年，在柔性的CCS與溶劑存儲 - 125的再生情況下，增加的部分負荷運行時降低了超尺寸汽提器和其再生能力125的益處，從而導致年電力生產(chǎn)降低。 5.1.2 發(fā)電凈收益發(fā)電營業(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，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增長到2030年的86MD，電價有了明顯的提高。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與溶劑儲存情況之間的差別很?。红`活CCS溶劑儲存從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與溶劑儲存導致靈活CCS與溶劑儲存6年的投資回收期和靈活的CCS溶劑儲存125再生能力。5.1.3截至儲備規(guī)定 儲備規(guī)定是被提供的時段的持續(xù)時間設置（GW）向上備用容量的總和。燃煤電廠（柔性）CCS累積起來的準備金見圖12：藍條顯示，通過增加煤炭的輸入提供燃煤電廠的外匯儲備，而綠條顯

41、示了靈活的CCS提供額外的外匯儲備。圖12顯示出，在2020年增加儲備規(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，在2030年增加了從75千兆瓦至310-414億千瓦時用于柔性CCS的450吉瓦時對應的注冊表項，以荷蘭的規(guī)定的年度最高的備用容量17。采用德國市場的平均二級備用容量的價格，在2013年所提供的風能和太陽能光伏是國民需求的13，4.1 D /MW（2014年第1季度）。自從大量增加了儲備提供柔性捕獲單元加大了儲備規(guī)定：增加370至410億千瓦時，2020年增加210至350萬度在2030年靈活的捕捉設備提供“備用發(fā)電的能力為達儲備。從靈活的捕獲單元儲備提供了最好的準備金按規(guī)定不靈活的CCS電廠（從系統(tǒng)成本最小化的