化石能源电站是最大的CO2集中排放源,开展燃煤、燃气等化石能源电站碳减排是实现碳中和的必经之路.相较于其他碳捕集技术,碱金属基固体碳捕集具有捕集效率高、反应能耗低等优势,但其过高的再生能耗仍会大幅影响燃煤电站性能.对此,提出了利用塔式太阳能聚光集热辅助燃气蒸汽联合发电烟气碳捕集的系统.以某467 MW燃气蒸汽联合循环电站为原型开展系统设计并完成性能分析.与原始系统相比,设计系统发电功率提升42.43 MW,发电效率达到63％.相较于依靠化石能源自身捕集CO2的参比系统,设计系统发电功率提升148.5 MW,发电效率提升约18个百分点.选取春分日作为典型日进行系统变工况分析,结果表明:系统可实现全天6 h以上的额定工况运行,累计碳捕集量达到1452 t,累积增发电量381 MW·h.所提出的系统在避免降低电站自身发电效率条件下,借助太阳能完成CO2捕集,实现化石能源的零碳排放利用.此外,还将钙基碳捕集碳酸化过程释放的高温热重新应用于燃气蒸汽联合循环系统发电,进一步提升系统性能.研究结果可为可再生能源与化石能源的多能互补综合利用提供新的思路及方法.
碳中和 太阳能热发电 钙基碳捕集 多能互补 碳减排