毕业论文（设计）太阳能辅助co捕集全生命周期温室气体减排分析

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1、太阳能辅助CO2捕集全生命周期温室气体减排分析摘要：太阳能辅助CO2捕集技术，可有效降低由于CO2捕集给电厂带来的效率损失。本文从全生命周期评价角度出发，建立了太阳能辅助燃煤电厂CO2捕集与封存（CCS）系统全生命周期温室气体（GHG）排放清单模型，并以某亚临界CCS电厂为案例，对比分析了不同太阳能辅助方案下各阶段GHG排放。结果表明，当太阳能保证率为30.02%时，太阳能辅助再沸器CCS电厂GHG排放为310.89gCO2eq/kWh，较CCS电厂降低4.14%；太阳能辅助高压回热器CCS电厂GHG排放为259.90gCO2eq/kW

2、h，较CCS电厂降低16.4%。关键词：太阳能；碳捕集；生命周期评价；节能减排0.前言联合国政府间气候变化委员会(IPCC)认为CO2捕集与封存(CCS)技术是实现控制气候变化目标最有效的方法之一，并指出如果没有CCS技术，全球平均温室气体（GHG）减排成本将会增加138%Error!Referencesourcenotfound.。2015年巴黎气候变化大会，我国提交了国家自主决定贡献文件，明确将在2030年左右使CO2排放达到峰值，并尽早达到峰值等目标0。然而，尽管近年来我国可再生能源持续发展，但以煤炭为主导的能源结构在短期内仍旧无

3、法改变。根据国家能源统计年鉴Error!Referencesourcenotfound.，2013年我国煤炭消费总量占能源消费总量67.4%，火电占比高达78.4%。电力行业CO2排放约占全国CO2排放40%，因此将CCS技术应用于燃煤电厂对于我国实现碳减排目标具有重要意义[4]。目前，燃煤电厂二氧化碳捕集技术主要包括燃烧前捕集、富氧捕集以及燃烧后捕集，其中以燃烧后化学吸收法捕集技术最为成熟。2014年世界上首个大型工业化燃烧后醇胺溶液(MEA)吸收法CCS项目“边界大坝二氧化碳捕集与封存项目”已在加拿大投入运行，标志着CCS技术已成功

4、进入大型工业化示范阶段Error!Referencesourcenotfound.。然而，传统的燃烧后CO2捕集系统，通过抽取电厂汽轮机低压蒸汽为CO2解吸提供热量，这种方式会使电厂效率下降9-12%[5]。因此，一些研究提出太阳能辅助燃烧后燃煤电厂CO2捕集技术(SPCC)，即利用集热温度匹配的太阳能集热器，如槽式集热器等为再沸器或汽水循环中给水回热器提供热量，从而降低电厂的运行成本。国内外学者和机构对SPCC电厂进行了技术经济性分析。Li等[7]选取了三个城市的气候条件，分别对槽式和真空管SPCC电厂进行了经济可行性分析，结果表明当

5、槽式集热器和真空管集热器成本分别低于150USD/m2和90USD/m2时，SPCC系统CO2规避成本可以与原捕集系统持平。Morkhtar等[8]对新南威尔士300MWeSPCC电厂进行了技术经济性分析，计算结果得出当线性菲涅耳集热器价格低于100USD/m2时，系统经济可行。Qardir等[9]对比研究了平板集热器、复合抛物面集热器、线性菲涅耳集热器、真空管集热器以及槽式集热器SPCC系统在悉尼，汤斯维尔及墨尔本的技术经济性，并考虑了可再生能源补贴、碳税等因素，结果表明槽式集热器经济性最佳。Liu等[10]以氨法吸收SPCC系统为研

6、究对象，分别对槽式和真空管集热器在拉萨，天津及西安的运行进行了技术经济分析。Zhao等[11]对比分析了太阳能辅助高压加热器和再沸器碳捕集电厂的技术经济性，结果表明太阳能辅助回热系统的CO2规避成本较低。然而，以上研究均只考虑了SPCC电厂技术经济性以及电厂运行时CO2的直接排放，并没有将CO2运输与封存过程纳入分析系统，也没有考虑系统全生命周期的GHG排放。本文应用生命周期评价(LifecycleAssessment，LCA)方法，建立太阳能辅助CCS电厂的GHG排放清单并进行清单分析。0.研究方法LCA是一种“从摇篮到坟墓”的评价方

7、法，即考虑了某种产品或生产活动从原材料开采、加工、运输，产品制造、运输，产品使用、维护、循环利用以及废弃物处置的整个生命周期[12]。根据ISO14040/14044[13]定义，LCA基本结构由四个有机联系的部分构成，分别是目的与范围定义、清单分析、影响评价和结果解释。1.1研究目的与范围本文研究目标是基于现有技术水平建立MEA吸收法太阳能辅助CCS系统全生命周期GHG排放清单，对太阳能辅助CCS系统生产运行全过程GHG排放进行定量分析。分析对象包括：1.300MWe亚临界燃煤电厂(PC)；2.碳捕集燃煤电厂(PC-CCS)；3.太阳

8、能辅助高压加热器燃煤电厂(PC-SOL)；4.太阳能辅助高压加热器碳捕集燃煤电厂(PC-SOL-CCS)；5.太阳能辅助再沸器燃煤电厂(SOL-CCS)。系统技术参数来源于模型计算，清单数据来源于我国相关行