專利名稱：燃燒后碳捕集電廠的碳捕集系統(tǒng)及電碳協(xié)調(diào)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電廠運(yùn)行與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及燃燒后碳捕集電廠的碳捕集系統(tǒng) 以及碳捕集電廠電碳協(xié)調(diào)的控制方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳捕集與封存技術(shù)(Carbon capture and storage, CCS)是當(dāng)前最為關(guān)鍵 的低碳技術(shù)之一。在傳統(tǒng)火力發(fā)電廠中引入碳捕集系統(tǒng)，即形成碳捕集電廠。碳捕集系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)之間主要存在三類結(jié)合方式，分別為燃燒后脫碳、燃燒前 脫碳與富氧燃燒脫碳。燃燒后脫碳技術(shù)由于其適用性廣、系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單、對(duì)現(xiàn)有電廠繼承性 好的特點(diǎn)，在改造現(xiàn)有常規(guī)燃煤電廠上具有重要的應(yīng)用前景。常規(guī)燃煤電廠通過(guò)燃料的燃燒產(chǎn)生電能，并直接將含有N2、02和C02的煙氣從煙氣 排放口處直接排入大氣之中，如圖1(a)所示。燃燒后脫碳指在燃燒后的煙氣中分離和捕集 C02，捕集系統(tǒng)往往被裝置于煙氣排放“下游”，發(fā)電系統(tǒng)排放的煙氣將被直接排入碳捕集系 統(tǒng)之中，將產(chǎn)生的煙氣中的N2、02與C02進(jìn)行分離，并將分離出的N2、02通過(guò)碳捕集系統(tǒng)中的 其他通道排放到大氣中，同時(shí)將分離出的C02通過(guò)碳捕集系統(tǒng)的壓縮裝置進(jìn)行壓縮、傳輸及 儲(chǔ)存；如圖1(b)所示。在目前已經(jīng)具備商業(yè)化水平的幾類燃燒后碳捕集技術(shù)中，基于吸收劑的C02分離 技術(shù)具有最優(yōu)的捕集效率、較低的能耗與投資成本。吸收劑多為堿性的液態(tài)材料，如乙醇胺 類水溶液(MEA)等?；谖談┑娜紵筇疾都到y(tǒng)主要由C02吸收器、C02分解器與C02 壓縮單元三部分設(shè)備組成，如圖2所示(虛線框內(nèi)為碳捕集系統(tǒng))；該系統(tǒng)各部分設(shè)備的連接關(guān)系為發(fā)電循環(huán)設(shè)備通過(guò)一個(gè)單向的煙氣排放口與 co2吸收器的底部氣體入口端連通；co2吸收器與co2分解器分別通過(guò)兩個(gè)管道連通構(gòu)成具 有固定流向的液體通道；co2分解器的氣體排放口通過(guò)單向氣體排放管道與co2壓縮單元連通o該系統(tǒng)的工作流程為定義在吸收器中吸收了 C02的MEA水溶液為“富液”，在分解 器中解析出C02的MEA水溶液為“貧液”；富液將從吸收器向分解器流動(dòng)，而貧液則從分解器 向吸收器流動(dòng)。發(fā)電循環(huán)產(chǎn)生的煙氣從底端進(jìn)入C02吸收器之后，在一定的溫度與壓強(qiáng)條件 下，MEA將對(duì)C02進(jìn)行選擇性吸收，而將其余氣體從吸收器頂端排氣口排向大氣。在C02分 解器中，改變分解器中的壓強(qiáng)與溫度條件，可以將C02解析排出，形成高濃度的C02氣流。貧 液將被重新排入C02吸收器中，開(kāi)始新一輪的C02吸收與解析過(guò)程，而解析出的C02氣流則 進(jìn)入壓縮單元，最終實(shí)現(xiàn)C02的運(yùn)輸與儲(chǔ)存。上述系統(tǒng)與一般的脫硫、脫硝或除塵等附加系統(tǒng)所不同的是，電廠中的碳捕集系 統(tǒng)能耗巨大，且具有復(fù)雜的運(yùn)行機(jī)理，為碳捕集電廠的運(yùn)行方式與控制手段帶來(lái)了全新的 問(wèn)題與挑戰(zhàn)。與常規(guī)電廠(非碳捕集)相比較，碳捕集電廠的發(fā)電效率將出現(xiàn)明顯的損失， 該損失主要來(lái)自于引入碳捕集技術(shù)所導(dǎo)致電廠內(nèi)部能耗增加，可以歸結(jié)為四類基本能耗、 co2吸收能耗、co2分解能耗與co2壓縮能耗?；灸芎闹赣捎谝胩疾都夹g(shù)造成原電廠結(jié)構(gòu)變化或運(yùn)行工況變化所引起的能耗，并導(dǎo)致了發(fā)電效率的損失，如在低壓缸側(cè)安裝閥 門(mén)以實(shí)現(xiàn)蒸汽抽取，可能降低原電廠的熱效率；而抽取低壓蒸汽后可能在一定程度上改變 汽輪機(jī)做功工質(zhì)的壓力工況。其次，在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，碳排放將具備重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而與發(fā)電出力一樣，成 為電廠重要的可調(diào)度資源。對(duì)于一般燃煤電廠(不具備碳捕集能力)而言，其發(fā)電出力與 碳排放之間存在著確定性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于碳捕集電廠而言，根據(jù)當(dāng)前的工程實(shí)踐與運(yùn)行 情況，其運(yùn)行方式與控制手段多采用定勢(shì)化的靜態(tài)運(yùn)行方式，即碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)行水平總 是保持在與發(fā)電出力相匹配的狀態(tài)之下，沒(méi)能協(xié)調(diào)碳捕集電廠的發(fā)電出力與碳排放，沒(méi)能 實(shí)現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)與碳捕集系統(tǒng)間的靈活運(yùn)行，也沒(méi)能從整體控制的角度優(yōu)化碳捕集電廠的運(yùn) 行方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有燃燒后碳捕集電廠運(yùn)行控制技術(shù)的不足，提出一種燃燒 后碳捕集電廠的碳捕集系統(tǒng)及電碳協(xié)調(diào)的控制方法；運(yùn)用該控制方法，可以有效降低碳捕 集系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高碳捕集電廠適應(yīng)市場(chǎng)波動(dòng)，規(guī)避市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力，并提高電廠的運(yùn) 行效益；從而為碳捕集電廠實(shí)施優(yōu)化的自運(yùn)行調(diào)度提供了重要的控制方法。本發(fā)明提出的一種燃燒后碳捕集電廠的碳捕集系統(tǒng)，系統(tǒng)包括co2吸收器、co2分 解器、co2壓縮單元、連接co2吸收器與co2分解器的兩個(gè)管道，以及連接co2分解器與co2壓 縮單元的管道；其特征在于，還包括煙氣直排管道，兩個(gè)液體儲(chǔ)存器，分別安裝在煙氣直排 管道和兩個(gè)液體儲(chǔ)存器的入口處的調(diào)節(jié)流量的閥門(mén)，以及分別安裝在兩個(gè)液體儲(chǔ)存器中控 制液體高度的液位傳感器；該系統(tǒng)各部分設(shè)備的連接關(guān)系為發(fā)電循環(huán)設(shè)備通過(guò)一個(gè)單向 的煙氣排放口與co2吸收器的底部氣體入口端連通；co2吸收器與co2分解器分別通過(guò)兩個(gè) 管道連通構(gòu)成具有固定流向的貧液通道和富液通道；co2分解器的氣體排放口通過(guò)單向氣 體排放管道與co2壓縮單元連通；所述煙氣直排管道的底部端口與單向的煙氣排放口相連 通，兩個(gè)液體儲(chǔ)存器分別連接在所述貧液通道和富液通道中。本發(fā)明提出的一種基于上述系統(tǒng)的電碳協(xié)調(diào)的控制方法，其特征在于，包括以下 步驟1)從碳捕集電廠運(yùn)行的所有控制對(duì)象中選擇出三個(gè)直接控制對(duì)象，并選擇相應(yīng)的 狀態(tài)變量作為目標(biāo)控制變量；2)通過(guò)確定碳捕集電廠所有狀態(tài)變量的控制范圍，構(gòu)建碳捕集電廠綜合經(jīng)濟(jì)收益 最大化的目標(biāo)函數(shù)；以及確定碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件；從而最終在日前 形成碳捕集電廠日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度模型；3)以日前最后調(diào)度時(shí)段碳捕集電廠狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值作為模型的初始條件，求解 該優(yōu)化調(diào)度模型得到日內(nèi)目標(biāo)控制變量的理論值，并進(jìn)一步計(jì)算所有狀態(tài)變量的理論值； 將目標(biāo)控制變量與狀態(tài)變量的理論值作為碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案的調(diào)度指令，對(duì)日 內(nèi)各調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行控制；4)在當(dāng)前調(diào)度時(shí)段，實(shí)時(shí)比較電廠的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與日前優(yōu)化調(diào)度方案；若碳捕 集電廠的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值與日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令出現(xiàn)偏差，則修改日前優(yōu)化 調(diào)度模型的外部市場(chǎng)價(jià)格參數(shù)及初始條件，求解得到日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段的修正調(diào)度方案，并以該修正調(diào)度方案的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；若碳捕集電廠 的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值在日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令的允許范圍內(nèi)，則以該日前優(yōu)化調(diào) 度方案相應(yīng)的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；5)重復(fù)執(zhí)行步驟4)的內(nèi)容，直至完成日內(nèi)所有調(diào)度時(shí)段的工作；轉(zhuǎn)步驟3)，開(kāi)始 新一天碳捕集電廠的運(yùn)行控制。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及有益效果是本發(fā)明主要的實(shí)質(zhì)性特征和對(duì)已有技術(shù)的貢獻(xiàn)，是對(duì)燃燒后碳捕集電廠的碳捕集 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，增加兩類輔助設(shè)備，通過(guò)控制碳捕集系統(tǒng)中兩類輔助設(shè)備的運(yùn)行水平， 可靈活調(diào)整并協(xié)調(diào)碳捕集電廠的發(fā)電出力與碳排放量，即為電碳協(xié)調(diào)。本發(fā)明改造后的碳捕集系統(tǒng)的特點(diǎn)是1)在發(fā)電循環(huán)的煙氣排放口處增加了一個(gè)帶有流量調(diào)節(jié)閥門(mén)的煙氣直排管道，電 廠可以將鍋爐、汽輪機(jī)等發(fā)電設(shè)備所產(chǎn)生的煙氣分配一部分進(jìn)入直排管道，并將其余的煙 氣排進(jìn)碳捕集系統(tǒng)的co2吸收器之中，進(jìn)行后續(xù)的co2分離與壓縮流程。與已有的定勢(shì)化的 靜態(tài)運(yùn)行方式相比，本發(fā)明增加煙氣直排管道之后，碳捕集電廠的瞬時(shí)0)2吸收速率可以與 瞬時(shí)發(fā)電出力出現(xiàn)偏離，成為了兩個(gè)相互獨(dú)立的控制變量，使得碳捕集電廠可以具備更加 靈活的運(yùn)行能力。2)在碳捕集系統(tǒng)的C02吸收器與C02分解器之間增加兩個(gè)帶有流量調(diào)節(jié)閥門(mén)的液 體儲(chǔ)存器，以分別存儲(chǔ)富液與貧液。富液儲(chǔ)存器具有一個(gè)流入口與流出口，分別與co2吸收 器、co2分解器連通；貧液儲(chǔ)存器的流入口與流出口則分別與co2分解器、co2吸收器連通。 兩個(gè)儲(chǔ)存器的存在，使得碳捕集系統(tǒng)內(nèi)部的富液流與貧液流不需要時(shí)刻保持流量平衡，可 以根據(jù)儲(chǔ)存器的儲(chǔ)存水平與實(shí)時(shí)流入流出量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。與已有的定勢(shì)化的靜態(tài)運(yùn)行方式相 比，本發(fā)明使得碳捕集系統(tǒng)內(nèi)部co2吸收速率與co2分解速率之間的約束關(guān)系被解開(kāi)，使得 co2吸收速率與co2分解速率成為了兩個(gè)相互獨(dú)立的控制變量，可以分別實(shí)施獨(dú)立的調(diào)度。本發(fā)明所提出的碳捕集電廠電碳協(xié)調(diào)控制方法的特點(diǎn)是同時(shí)考慮了燃燒后碳捕集電廠運(yùn)行中對(duì)其內(nèi)部發(fā)電設(shè)備、碳捕集設(shè)備與運(yùn)行輔助 設(shè)備的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，考慮了電廠運(yùn)行中不同設(shè)備環(huán)節(jié)間的相互關(guān)系、作用機(jī)制與物理約 束，優(yōu)化協(xié)調(diào)了碳捕集電廠的發(fā)電出力與碳排放量；基于外部的各類波動(dòng)與風(fēng)險(xiǎn)因素，在決 策日前(下文統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為日前)構(gòu)建碳捕集電廠決策日內(nèi)(下文統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為日內(nèi))多時(shí)段 協(xié)調(diào)優(yōu)化的調(diào)度模型，形成日前優(yōu)化調(diào)度方案；并在日內(nèi)實(shí)時(shí)比較調(diào)度時(shí)段的電廠運(yùn)行狀 態(tài)與日前優(yōu)化調(diào)度方案，通過(guò)修正模型參數(shù)與初始條件，滾動(dòng)求解日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段的修 正調(diào)度方案，并實(shí)施實(shí)時(shí)運(yùn)行控制。


圖1為常規(guī)燃煤電廠與燃燒后碳捕集電廠的工作原理對(duì)比示意圖；其中圖1 (a)為常規(guī)燃煤電廠的工作原理示意圖；圖1 (b)為燃燒后碳捕集電廠的工作原理示意圖。圖2為已有的燃燒后碳捕集電廠的組成結(jié)構(gòu)與工作流程示意圖。圖3為本發(fā)明的燃燒后碳捕集電廠的組成結(jié)構(gòu)與工作流程示意圖。圖4為本實(shí)施例的實(shí)時(shí)電價(jià)曲線示意圖。
圖5為本實(shí)施例的碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案下發(fā)電輸出功率的示意圖。圖6為本實(shí)施例的碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案下C02吸收速率與分離速率的示 意圖。圖7為本實(shí)施例的碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案下富液與貧液儲(chǔ)存器的存儲(chǔ)量 示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提出的碳捕集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與電碳協(xié)調(diào)的控制方法結(jié)合附圖及實(shí)例詳細(xì) 說(shuō)明如下如圖3所示(虛框內(nèi)為碳捕集系統(tǒng))，本發(fā)明的碳捕集系統(tǒng)包括C02吸收器、C02 分解器、co2壓縮單元、連接co2吸收器與co2分解器的兩個(gè)管道、以及連接co2分解器與co2 壓縮單元的管道；其特征在于，還包括煙氣直排管道，兩個(gè)液體儲(chǔ)存器，分別安裝在煙氣直 排管道和兩個(gè)液體儲(chǔ)存器的入口處的調(diào)節(jié)流量的閥門(mén)，以及分別安裝在兩個(gè)液體儲(chǔ)存器中 控制液體高度的液位傳感器；該系統(tǒng)各部分設(shè)備的連接關(guān)系為發(fā)電循環(huán)設(shè)備通過(guò)一個(gè)單 向的煙氣排放口與co2吸收器的底部氣體入口端連通；co2吸收器與co2分解器分別通過(guò)兩 個(gè)管道連通構(gòu)成具有固定流向的貧液通道和富液通道；co2分解器的氣體排放口通過(guò)單向 氣體排放管道與co2壓縮單元連通；所述煙氣直排管道的底部端口與單向的煙氣排放口相 連通，兩個(gè)液體儲(chǔ)存器分別連接在所述貧液通道和富液通道中。基于上述改造的碳捕集系統(tǒng)，本發(fā)明提出了燃燒后碳捕集電廠基于電碳協(xié)調(diào)的控 制方法，該控制方法主要包括以下步驟1)從碳捕集電廠運(yùn)行的所有控制對(duì)象中選擇出三個(gè)直接控制對(duì)象，并選擇相應(yīng)的 狀態(tài)變量作為目標(biāo)控制變量；2)通過(guò)確定碳捕集電廠所有狀態(tài)變量的控制范圍，構(gòu)建碳捕集電廠綜合經(jīng)濟(jì)收益 最大化的目標(biāo)函數(shù)；以及確定碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件；從而最終在日前 形成碳捕集電廠日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度模型；3)以日前最后調(diào)度時(shí)段碳捕集電廠狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值作為模型的初始條件，求解 該優(yōu)化調(diào)度模型得到日內(nèi)目標(biāo)控制變量的理論值，并進(jìn)一步計(jì)算所有狀態(tài)變量的理論值； 將目標(biāo)控制變量與狀態(tài)變量的理論值作為碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案的調(diào)度指令，對(duì)日 內(nèi)各調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行控制；4)在當(dāng)前調(diào)度時(shí)段，實(shí)時(shí)比較電廠的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與日前優(yōu)化調(diào)度方案；若碳捕 集電廠的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值與日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令出現(xiàn)偏差，則修改日前優(yōu)化 調(diào)度模型的外部市場(chǎng)價(jià)格參數(shù)及初始條件，求解得到日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段的修正調(diào)度方案， 并以該修正調(diào)度方案的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；若碳捕集電廠 的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值在日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令的允許范圍內(nèi)，則以該日前優(yōu)化調(diào) 度方案相應(yīng)的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；5)重復(fù)執(zhí)行步驟4的內(nèi)容，直至完成日內(nèi)所有調(diào)度時(shí)段的工作；轉(zhuǎn)步驟3)，開(kāi)始新 一天碳捕集電廠的運(yùn)行控制。上述各步驟的具體實(shí)施方式
詳細(xì)說(shuō)明如下步驟一、從碳捕集電廠運(yùn)行的所有控制對(duì)象中選擇出三個(gè)直接控制對(duì)象，并選擇相應(yīng)的狀態(tài)變量作為目標(biāo)控制變量本控制方法將對(duì)碳捕集電廠內(nèi)部的發(fā)電設(shè)備、碳捕集設(shè)備與兩類輔助設(shè)備實(shí)施聯(lián) 合優(yōu)化調(diào)度，具體的控制對(duì)象與運(yùn)行中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)變量如表1所示表1碳捕集電廠的控制對(duì)象與狀態(tài)變量 然而，由于碳捕集電廠內(nèi)部不同設(shè)備之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，在運(yùn)行中相互制約， 調(diào)整某個(gè)設(shè)備的狀態(tài)變量，將會(huì)對(duì)其他設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響。因此，為了科學(xué)、高效、準(zhǔn) 確地控制電廠運(yùn)行，本發(fā)明對(duì)所有的狀態(tài)變量進(jìn)行篩選，從中選擇電廠運(yùn)行的直接控制對(duì) 象，以及相應(yīng)的目標(biāo)控制變量。通過(guò)調(diào)整直接控制對(duì)象的目標(biāo)控制變量，即可以有效控制電 廠的所有直接控制對(duì)象(設(shè)備)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠整體運(yùn)行狀態(tài)的控制。本控制方法所選擇的直接控制對(duì)象與目標(biāo)控制變量為1)發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率g2) C02吸收器的C02吸收速率rA
3) C02分解器的C02分解速率rD其他控制對(duì)象的狀態(tài)變量均可以由以上三類目標(biāo)控制變量組合表出，具體描述如 下(為表述簡(jiǎn)單，適當(dāng)省略部分變量的下標(biāo)t)當(dāng)電廠的碳捕集裝備與發(fā)電設(shè)備均運(yùn)行于額定水平時(shí)，定義此時(shí)電廠運(yùn)行于“基 準(zhǔn)捕集”狀態(tài)。為此狀態(tài)下電廠的各類狀態(tài)變量添加下標(biāo)“0”，如g(l表示“基準(zhǔn)捕集”狀態(tài) 下電廠的輸出功率。在本發(fā)明中，通過(guò)分析已有的定勢(shì)化靜態(tài)運(yùn)行方式，即可獲取“基準(zhǔn)捕 集”狀態(tài)下電廠各類狀態(tài)變量的取值(屬于常規(guī)技術(shù))。對(duì)rA，rD, re與入四個(gè)變量實(shí)施歸一化處理，使其成為無(wú)量綱變量，即認(rèn)為“基準(zhǔn) 捕集”狀態(tài)下的速率與排放量的取值為1，而關(guān)停時(shí)的取值則為0 ；并對(duì)四個(gè)變量通過(guò)線性 變化均勻取值；1) C02壓縮單元的C02壓縮速率rc在本系統(tǒng)中，電廠對(duì)氣態(tài)的C02不進(jìn)行大規(guī)模存儲(chǔ)，因此碳捕集系統(tǒng)的C02分解速 率與壓縮速率基本保持一致，即有rc = rD(1)2)煙氣直排量入排入C02吸收器的煙氣量越大，則煙氣直排量越小，因此，X與rA存在相互制約的 關(guān)系，表達(dá)如下A = l-rA(2)
3)富/貧液瞬時(shí)流量SA與SD
t /貧液瞬時(shí)流量SA與SD的表達(dá)式如下
|SA = . rA(3)^D = . rD
4)富/貧液實(shí)時(shí)儲(chǔ)存量紀(jì)與砧
以si與分別表示富液與貧液儲(chǔ)存器在第t調(diào)度時(shí)段的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)量，則有
其中，^^與分別表示兩個(gè)儲(chǔ)存器初始狀態(tài)下的存量水平；SA, i與SD, i分別表示 富/貧液在第i個(gè)調(diào)度時(shí)段的瞬時(shí)流量，有i = 1,2,......，t-l，t。步驟二、通過(guò)確定碳捕集電廠所有狀態(tài)變量的控制范圍，構(gòu)建碳捕集電廠日內(nèi)綜 合經(jīng)濟(jì)收益最大化的目標(biāo)函數(shù)；以及確定碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件；從而 最終在日前形成碳捕集電廠日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度模型具體包括以下步驟2. 1根據(jù)碳捕集電廠發(fā)電系統(tǒng)、碳捕集系統(tǒng)與輔助設(shè)備中各類設(shè)備的額定容量與 調(diào)整性能，確定目標(biāo)控制變量及其它狀態(tài)變量的可行的控制范圍，從而確定了模型決策變 量的可行區(qū)間；具體說(shuō)明如下2. 1-1發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的控制范圍由于發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率不能違反其最大最小出力約束，即發(fā)電系統(tǒng)輸出功率可 行的控制范圍表示為 為設(shè)備參數(shù)，分別表示發(fā)電系統(tǒng)的最大最小出力。2. 1-2C02吸收、分解與壓縮速率的控制范圍由于C02吸收器、分解器與壓縮單元的運(yùn)行速率都不可超過(guò)設(shè)備允許的最大速率， 且為非負(fù)值，即co2吸收、分解與壓縮速率的控制范圍表示為 其中，rA,fflax. rD,fflax與分別表示碳捕集系統(tǒng)的C02吸收、分解與壓縮速率的上 限。2. 1-3煙氣直排量的可行的控制范圍由于煙氣直排量不可超過(guò)直排通道的最大煙氣流量入_，且為非負(fù)數(shù)，即煙氣直 排量的可行的控制范圍表示為A ^ Afflax(7)2. 1-4富/貧液瞬時(shí)流量的可行的控制范圍由于富/貧液瞬時(shí)流量不可超過(guò)設(shè)備間連通管道的最大流量SA,_與SD,max，且為非負(fù)數(shù)，即富/貧液瞬時(shí)流量的可行的控制范圍表示為 2. 1-5富/貧液儲(chǔ)存器實(shí)時(shí)儲(chǔ)存量的可行的控制范圍根據(jù)富液儲(chǔ)存器與貧液儲(chǔ)存器的最大容量對(duì)，■與對(duì)，max，則富/貧液儲(chǔ)存器實(shí)時(shí)儲(chǔ) 存量的可行控制范圍表示為
(9)式(5) (9)即確定了碳捕集電廠目標(biāo)控制變量的可控范圍，其中各個(gè)狀態(tài)變量 的表達(dá)式可見(jiàn)式⑴ ⑷。2. 2構(gòu)建碳捕集電廠日內(nèi)綜合經(jīng)濟(jì)收益最大化的目標(biāo)函數(shù)將一天分為N個(gè)調(diào)度時(shí)段，N為正整數(shù)；(例如，分別以60、30、15分鐘為一個(gè)基本 時(shí)間單元，則一天可分為24、48與96個(gè)調(diào)度時(shí)段)。構(gòu)建碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度模型的 目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)包括電廠的售電收入Qe、碳交易收益 。、發(fā)電成本Q、碳捕集系統(tǒng)運(yùn) 行成本，以及捕集C02的運(yùn)輸與儲(chǔ)存費(fèi)用Cs ；其表達(dá)式如下max {QG+Q c-CG-C0-Cs} 其中g(shù)f表示日前電力合約在待決策日調(diào)度時(shí)段t分配的計(jì)劃電量；#表示對(duì)日前電力 合約加權(quán)所形成的等效合約電價(jià)；<,為電力市場(chǎng)在時(shí)段t的現(xiàn)貨價(jià)格；；^為長(zhǎng)期的平均碳 價(jià)；垃為碳排放額度在待決策日的分解量；g；"表示電廠在調(diào)度時(shí)段t對(duì)外的輸出功率，稱其 為凈輸出功率；Ce,t為電廠在調(diào)度時(shí)段t單位電量的等效發(fā)電成本為電廠在調(diào)度時(shí)段t 的凈碳排放量為電廠在調(diào)度時(shí)段t捕集的碳排放量；4s為傳輸與存儲(chǔ)單位碳排放量的 成本；cf則為碳捕集系統(tǒng)捕集單位碳排放的可變運(yùn)行成本，包括溶劑的損耗、儲(chǔ)存器的維 護(hù)等等；與能量損耗部分相關(guān)的成本則不包括在中；T表示該日的調(diào)度時(shí)段總數(shù)；7TLg、；^均為外部市場(chǎng)價(jià)格參數(shù)，可從市場(chǎng)中獲取；拉由碳排放機(jī)制的相關(guān) 政策確定；<與亡為一定的成本參數(shù)，《為外部參數(shù)，#則由碳捕集設(shè)備所決定；T取值為 N(本例中T即為24)。
此外，《、(^、<,與<,則可由所述目標(biāo)控制變量8，rA，rD組合表出，具體描述如 下(為表述簡(jiǎn)單，適當(dāng)?shù)厥÷圆糠肿兞康南聵?biāo)t)；2. 2-1電廠的凈輸出功率gNgN的表達(dá)式如下gN =g.i(11)其中，ne表示電廠發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，ne的取值與g呈一定的函數(shù)關(guān)系，由發(fā) 電循環(huán)設(shè)備所決定，可從設(shè)備說(shuō)明中獲取，等效表達(dá)為；nG = f(g, nG0)(12)則為碳捕集電廠整體的發(fā)電效率(考慮了碳捕集系統(tǒng)的能耗及其所帶來(lái)的效 率損失ncc)。有彳(13) VI =VB+rlA+TlD+ lc其中，nB對(duì)應(yīng)著基本能耗所帶來(lái)的發(fā)電效率損失；nA、nD與則分別對(duì)應(yīng)著 co2吸收、分解與壓縮三個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行所引起的發(fā)電效率損失，分別可表示為 rc與目標(biāo)控制變量的關(guān)系見(jiàn)式(1)。2. 2-2電廠的發(fā)電成本ce，cG的表達(dá)式如下
ne的表達(dá)式見(jiàn)式(12)。
2. 2-3電廠所捕集的碳排放量民“，"的表達(dá)式如下
ENS =rc-g0-eG0-rA(16)
其中，表示0)2吸收器對(duì)于排入C02的捕集率，一般取值為80% 95%之間， 基準(zhǔn)捕集”狀態(tài)下電廠單位輸出功率的碳排放強(qiáng)度值。 2. 2-4電廠的凈碳排放量,《的表達(dá)式如下
eG0則為
CG = CG0 2. 3考慮碳捕集電廠各類關(guān)鍵設(shè)備在相鄰調(diào)度時(shí)段間的調(diào)整能力，調(diào)整能力主要 包括電廠發(fā)電出力的變化速率與碳捕集系統(tǒng)運(yùn)行水平的調(diào)整速率，并將該調(diào)整能力作為約 束條件弓I入日前優(yōu)化調(diào)度模型2. 3-1電廠出力變化速率約束出力變化速率主要由發(fā)電循環(huán)中鍋爐的熱功率變化速率決定，記電廠在調(diào)度時(shí)段 間最大上調(diào)出力變化量為A gu，最大下調(diào)出力變化量為Agd，則有 2.3-2 CQ碳捕集系統(tǒng)的調(diào)整特性碳捕集系統(tǒng)的調(diào)整特性主要表現(xiàn)在其吸收器的吸收速度、分解器的分解速度與壓 縮單元的壓縮速度上，分別以ArA,_、ArD,_與Arc,max來(lái)表示以上三者在調(diào)度時(shí)段間的最 大調(diào)整量，有2. 4考慮碳捕集電廠在低碳環(huán)境下所將面臨的排放約束，并將其作為約束條件引 入日前優(yōu)化調(diào)度模型之中；最終形成具備可操作性的碳捕集電廠日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段協(xié)調(diào)運(yùn)行 的優(yōu)化調(diào)度模型。電廠在日內(nèi)的總碳排放量需滿足以下關(guān)系 上式中不等式左邊累加符號(hào)內(nèi)的表達(dá)式表征了電廠在調(diào)度時(shí)段t所捕集的C02總 量，￡gmin為捕集系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)應(yīng)捕集的最小co2量。步驟三、以日前最后調(diào)度時(shí)段碳捕集電廠狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值作為模型的初始條 件，求解該優(yōu)化調(diào)度模型得到日內(nèi)目標(biāo)控制變量的理論值，并進(jìn)一步計(jì)算所有狀態(tài)變量的 理論值；將目標(biāo)控制變量與狀態(tài)變量的理論值作為碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案的調(diào)度指 令，對(duì)日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行控制；以日前最后一個(gè)時(shí)段(調(diào)度時(shí)段N)碳捕集電廠狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值為初始條件，求 解步驟二所構(gòu)建的優(yōu)化調(diào)度模型(目標(biāo)函數(shù)為式10，約束條件為式11 20，決策變量的可 行域由式5 9規(guī)定)，即可得到碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案的調(diào)度指令；日前優(yōu)化調(diào)度方案的具體內(nèi)容為得到日內(nèi)N個(gè)調(diào)度時(shí)段中每一個(gè)時(shí)段上碳捕集 電廠三類目標(biāo)控制變量運(yùn)行水平的控制目標(biāo)(理論值)，包括發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率值g，以 及碳捕集系統(tǒng)的C02吸收速率rA與C02分解速率rD ；依據(jù)上述三類目標(biāo)控制變量的理論值， 由式1 4計(jì)算，進(jìn)一步得到其他設(shè)備環(huán)節(jié)的狀態(tài)變量，包括C02壓縮速率&，煙氣直排量 入，富/貧液瞬時(shí)流量SA與SD，以及富/貧液實(shí)時(shí)儲(chǔ)存量圮與砣。上述碳捕集電廠的日前優(yōu)化調(diào)度方案中的各狀態(tài)變量的理論值，即將作為日內(nèi)每 一個(gè)調(diào)度時(shí)段上電廠的實(shí)時(shí)調(diào)度指令。步驟四、在當(dāng)前調(diào)度時(shí)段，實(shí)時(shí)比較電廠的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與日前優(yōu)化調(diào)度方案；若 碳捕集電廠的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值與日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令出現(xiàn)偏差，則修改日前 優(yōu)化調(diào)度模型的外部市場(chǎng)價(jià)格參數(shù)及初始條件，求解得到日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段的修正調(diào)度方 案，并以該修正調(diào)度方案的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；若碳捕集 電廠的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值在日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令的允許范圍內(nèi)，則以該日前優(yōu) 化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；4. 1記當(dāng)前為第t個(gè)調(diào)度時(shí)段，則日內(nèi)剩余的待調(diào)度時(shí)段為N-t個(gè)；獲取碳捕集電
11廠在調(diào)度時(shí)段1狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值，包括收、1^、1^、1^、xt、sA,t、sD,t、&,與對(duì),比較實(shí) 測(cè)值與日前優(yōu)化調(diào)度方案計(jì)算出來(lái)的理論值之間的差值，當(dāng)實(shí)測(cè)值與理論值出現(xiàn)偏差時(shí)， 以實(shí)測(cè)值為準(zhǔn)，修正日前優(yōu)化調(diào)度模型的初始條件。4. 2根據(jù)市場(chǎng)外部情況，預(yù)測(cè)《與#在第t+1個(gè)調(diào)度時(shí)段到第N個(gè)調(diào)度時(shí)段的取 值，當(dāng)調(diào)度時(shí)段t的預(yù)測(cè)值與日前計(jì)算是的預(yù)測(cè)值出現(xiàn)偏差時(shí)，同樣以調(diào)度時(shí)段t的預(yù)測(cè)值 為準(zhǔn)，修正模型的價(jià)格參數(shù)。4. 3以日內(nèi)第t+1個(gè)調(diào)度時(shí)段到第N個(gè)調(diào)度時(shí)段為待優(yōu)化周期，構(gòu)建新的日內(nèi)剩余 時(shí)段協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化模型，求解該模型，可以得到碳捕集電廠第t+1個(gè)調(diào)度時(shí)段到第N個(gè)調(diào) 度時(shí)段的日內(nèi)優(yōu)化調(diào)度方案，稱為修正調(diào)度方案。4.4電廠根據(jù)修正調(diào)度方案準(zhǔn)備日內(nèi)剩余時(shí)段的調(diào)度工作；并以修正調(diào)度方案在 第t+1時(shí)段的調(diào)度指令為下一時(shí)段的實(shí)時(shí)調(diào)度指令，電廠將依據(jù)該指令調(diào)整目標(biāo)控制變量 gt+1，rA, t+1 與rD,t+1，并進(jìn)一步控制其他設(shè)備環(huán)節(jié)的狀態(tài)變量，t+1、入 t+1、、，t+1、4，t+1、^4/+與步驟五、重復(fù)執(zhí)行步驟四的內(nèi)容，直至完成日內(nèi)所有調(diào)度時(shí)段的工作；轉(zhuǎn)步驟三， 開(kāi)始新一天碳捕集電廠的運(yùn)行控制。5. 1在完成第t+1個(gè)調(diào)度時(shí)段的調(diào)度任務(wù)之后，在第t+2個(gè)調(diào)度時(shí)段回到步驟四， 通過(guò)子步驟4. 1 4. 4的參數(shù)比較、價(jià)格預(yù)測(cè)、參數(shù)修正與模型計(jì)算等程序，按時(shí)間順序逐 步修正后續(xù)調(diào)度時(shí)段的調(diào)度指令；5. 2重復(fù)執(zhí)行子步驟5. 1，直至完成所有日內(nèi)調(diào)度時(shí)段的調(diào)度工作，轉(zhuǎn)步驟二，構(gòu) 建碳捕集電廠次日的日前優(yōu)化調(diào)度模型；并以日內(nèi)最后一個(gè)調(diào)度時(shí)段(時(shí)段N)碳捕集電廠 狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值為初始條件，執(zhí)行步驟三，計(jì)算碳捕集電廠次日的日前優(yōu)化調(diào)度方案，開(kāi) 始新一天碳捕集電廠的運(yùn)行控制工作。實(shí)施例本發(fā)明以一臺(tái)典型的超臨界燃煤機(jī)組作為碳捕集電廠的基本發(fā)電單元，并配以本 發(fā)明的碳捕集系統(tǒng)；所配置碳捕集系統(tǒng)具有與發(fā)電單元相匹配的捕集容量。以上述碳捕集 電廠作為實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。本實(shí)施例采用燃燒后捕集技術(shù)，C02分離則采用化學(xué)吸收法，并以MEA水溶液作為 吸收劑。本實(shí)施例的碳捕集電廠中各設(shè)備均采用常規(guī)產(chǎn)品。本實(shí)施例碳捕集電廠“基準(zhǔn)捕集”狀態(tài)下的參數(shù)如表2所示表2碳捕集電廠在“基準(zhǔn)捕集”狀態(tài)下的主要參數(shù) 碳捕集系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的發(fā)電效率損失如表3所示表3碳捕集系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的發(fā)電效率損失
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兩個(gè)水溶液儲(chǔ)存器的規(guī)模一致，其最大儲(chǔ)量可滿足電廠在基準(zhǔn)狀態(tài)下對(duì)2個(gè)小時(shí) 富液流的存儲(chǔ)；碳捕集系統(tǒng)的捕集效率YA*85%。。本實(shí)施例以小時(shí)作為日運(yùn)行一個(gè)調(diào)度時(shí)段，即N = 24 ；電廠出力變化速率約束設(shè) 為6MW/min，則A gu與A gd的取值均為360MW。加權(quán)的合約電價(jià)為<為335元/MWh。電廠 將日前合約發(fā)電按照固定值分解到日內(nèi)每個(gè)單位時(shí)段，基準(zhǔn)出力點(diǎn)為400MW。典型日的實(shí)時(shí) 電價(jià)曲線見(jiàn)圖4所示。分配給電廠的碳排放配額起為4373 t ；#的取值為80元/t ；的取值分別 為40元/t與5元/t。本實(shí)施例的碳捕集電廠目標(biāo)控制變量的可控范圍如下發(fā)電系統(tǒng)輸出功率g的取值范圍為30(MW 60(MW ；在一定的輸出功率g的水平 下，電廠的對(duì)外輸出功率gN在一定區(qū)間內(nèi)可調(diào)。在滿等效出力狀態(tài)下，電廠的凈發(fā)電功率 調(diào)整區(qū)間為477MW至586MW，最大值略小于電廠的最大出力，這是由于碳捕集系統(tǒng)的基本能 耗所引起的；凈出力功率的下調(diào)幅度為19.6%。而在最小出力狀態(tài)下，凈發(fā)電功率的調(diào)整 區(qū)間為183MW至293MW，下調(diào)幅度可到39. 2%。rA,_取值為1，rD,_與re,max的取值均為1. 25 ；本系統(tǒng)的碳捕集C02吸收器、分解 器與壓縮單元均可在1小時(shí)內(nèi)完成從最大速率到最小速率的調(diào)整，即ArA,_的取值為1， △rD,max與 △rG,maJ々取值為 1.25。SA0與Ss(1的流量取值為7300m3/h，兩個(gè)水溶液儲(chǔ)存器的最大儲(chǔ)量可滿足電廠在額 定狀態(tài)下對(duì)2個(gè)小時(shí)溶液流的存儲(chǔ)；即幻與砣，_的取值均為14600m3/h。結(jié)合上述所有狀態(tài)變量的控制范圍，約束條件；在日前形成碳捕集電廠多時(shí)段協(xié) 調(diào)的優(yōu)化調(diào)度模型，求解即確定了本實(shí)施例碳捕集電廠的日前優(yōu)化調(diào)度方案，如圖5，圖6 與圖7所示。圖5中深色柱體表示電廠發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率g，淺色柱體則表示電廠對(duì)外的輸 出功率gN，黑色曲線描繪了實(shí)時(shí)電價(jià)的形狀，由圖中可知，在高電價(jià)時(shí)段，電廠將抬高等效 發(fā)電出力，并降低碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)行水平；而在低電價(jià)時(shí)段，電廠則降低等效發(fā)電出力，并 提高碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)行水平。圖6中則分別給出了 C02吸收速率rA與C02分解速率rD的日運(yùn)行計(jì)劃，在高電價(jià) 時(shí)段，電廠將降低rA與rD，而在低電價(jià)時(shí)段，則往往將兩者提高至最大值。rA與rD在某些時(shí) 段出現(xiàn)的非同步調(diào)節(jié)，其主要目的是為了調(diào)整兩個(gè)儲(chǔ)存器的溶液容量，以便于在高電價(jià)時(shí) 段來(lái)臨前盡量騰空富液儲(chǔ)存器，而在低電價(jià)時(shí)段來(lái)臨之前盡量騰空貧液儲(chǔ)存器。兩個(gè)儲(chǔ)存 器的容量變化如圖7所示，圖7中自下而上的深色柱體為富液儲(chǔ)存器的實(shí)時(shí)儲(chǔ)存水平，自上 而下的淺色柱體為貧液儲(chǔ)存器的實(shí)時(shí)儲(chǔ)存水平，曲線則同樣描繪了實(shí)時(shí)電價(jià)曲線的形狀。在本實(shí)施例中，日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段碳捕集電廠的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值均在日前優(yōu)化調(diào)度 方案相應(yīng)的調(diào)度指令允許范圍內(nèi)，即以該日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制，不需實(shí)施日內(nèi)修正。采用本發(fā)明所提出的自優(yōu)化控制方法，將顯著提高碳捕集電廠的運(yùn)行收益，其與 定勢(shì)化靜態(tài)運(yùn)行方式(常規(guī)技術(shù))的收益分析與比較見(jiàn)表4所示。通過(guò)對(duì)碳捕集電廠實(shí) 施電碳協(xié)調(diào)的優(yōu)化調(diào)度，其綜合收益將從92. 5萬(wàn)元/日提高到121. 5萬(wàn)元/日，升幅高達(dá) 20. 5%。表4碳捕集電廠的日綜合收益分析單位萬(wàn)元
權(quán)利要求
一種燃燒后碳捕集電廠的碳捕集系統(tǒng)，系統(tǒng)包括CO2吸收器、CO2分解器、CO2壓縮單元、連接CO2吸收器與CO2分解器的兩個(gè)管道，以及連接CO2分解器與CO2壓縮單元的管道；其特征在于，還包括煙氣直排管道，兩個(gè)液體儲(chǔ)存器，分別安裝在煙氣直排管道和兩個(gè)液體儲(chǔ)存器的入口處的調(diào)節(jié)流量的閥門(mén)，以及分別安裝在兩個(gè)液體儲(chǔ)存器中控制液體高度的液位傳感器；該系統(tǒng)各部分設(shè)備的連接關(guān)系為發(fā)電循環(huán)設(shè)備通過(guò)一個(gè)單向的煙氣排放口與CO2吸收器的底部氣體入口端連通；CO2吸收器與CO2分解器分別通過(guò)兩個(gè)管道連通構(gòu)成具有固定流向的貧液通道和富液通道；CO2分解器的氣體排放口通過(guò)單向氣體排放管道與CO2壓縮單元連通；所述煙氣直排管道的底部端口與單向的煙氣排放口相連通，兩個(gè)液體儲(chǔ)存器分別連接在所述貧液通道和富液通道中。
2.一種基于如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的電碳協(xié)調(diào)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟1)從碳捕集電廠運(yùn)行的所有控制對(duì)象中選擇出三個(gè)直接控制對(duì)象，并選擇相應(yīng)的狀態(tài) 變量作為目標(biāo)控制變量；2)通過(guò)確定碳捕集電廠所有狀態(tài)變量的控制范圍，構(gòu)建碳捕集電廠綜合經(jīng)濟(jì)收益最大 化的目標(biāo)函數(shù)；以及確定碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件；從而最終在日前形成 碳捕集電廠日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化調(diào)度模型；3)以日前最后調(diào)度時(shí)段碳捕集電廠狀態(tài)變量的實(shí)測(cè)值作為模型的初始條件，求解該優(yōu) 化調(diào)度模型得到日內(nèi)目標(biāo)控制變量的理論值，并進(jìn)一步計(jì)算所有狀態(tài)變量的理論值；將目 標(biāo)控制變量與狀態(tài)變量的理論值作為碳捕集電廠日前優(yōu)化調(diào)度方案的調(diào)度指令，對(duì)日內(nèi)各 調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行控制；4)在當(dāng)前調(diào)度時(shí)段，實(shí)時(shí)比較電廠的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與日前優(yōu)化調(diào)度方案；若碳捕集電 廠的狀態(tài)變量實(shí)測(cè)值與日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令出現(xiàn)偏差，則修改日前優(yōu)化調(diào)度 模型的外部市場(chǎng)價(jià)格參數(shù)及初始條件，求解得到日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段的修正調(diào)度方案，并以 該修正調(diào)度方案的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；若碳捕集電廠的狀 態(tài)變量實(shí)測(cè)值在日前優(yōu)化調(diào)度方案相應(yīng)的調(diào)度指令的允許范圍內(nèi)，則以該日前優(yōu)化調(diào)度方 案相應(yīng)的調(diào)度指令對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；5)重復(fù)執(zhí)行步驟4)的內(nèi)容，直至完成日內(nèi)所有調(diào)度時(shí)段的工作；轉(zhuǎn)步驟3)，開(kāi)始新一 天碳捕集電廠的運(yùn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃燒后碳捕集電廠的碳捕集系統(tǒng)及電碳協(xié)調(diào)的控制方法，屬于電廠運(yùn)行與控制領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括CO2吸收器、CO2分解器、CO2壓縮單元，以及連接管道；其特征在于，還包括煙氣直排管道，兩個(gè)液體儲(chǔ)存器，以及分別安裝在兩個(gè)液體儲(chǔ)存器中控制液體高度的液位傳感器。該方法包括選擇三個(gè)目標(biāo)控制變量；在日前形成碳捕集電廠日內(nèi)協(xié)調(diào)運(yùn)行的優(yōu)化模型及調(diào)度指令，對(duì)日內(nèi)各調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行控制；實(shí)時(shí)比較電廠的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與目前優(yōu)化調(diào)度方案，若未出現(xiàn)偏差，則繼續(xù)實(shí)施日前的優(yōu)化調(diào)度方案；若出現(xiàn)偏差，則修改以上優(yōu)化模型，求解得到修正的調(diào)度方案，并對(duì)日內(nèi)剩余調(diào)度時(shí)段進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行控制；直至完成日內(nèi)所有調(diào)度時(shí)段的工作。本發(fā)明可降低電廠的碳捕集運(yùn)行成本，提高電廠的經(jīng)濟(jì)收益。
文檔編號(hào)G05B13/04GK101856590SQ20101019747
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者夏清, 康重慶, 陳啟鑫 申請(qǐng)人:清華大學(xué)