含整体煤气化燃料电池-碳捕集电厂的风火储系统分布鲁棒调度方法 被引量：11

1

作者 王骞 张学广 +1 位作者 朱玲 徐殿国 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期3573-3587,I0020,共16页

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发... 整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发电系统。研究IGFC碳捕集电厂的运行机理,对IGFC内部各环节建立数学模型,提出工况匹配时燃烧利用率和阴极空气利用率需要满足的运行条件,并针对该型碳捕集电厂的电碳特性进行分析。为计及风电出力的不确定性,构建风火储系统的两阶段分布鲁棒经济调度模型,引入k阶适应性理论,提出基于正交支撑子集策略的求解方法来获得鲁棒对等式。最后,在改进IEEE-30节点系统中进行算例分析,结果表明,该型碳捕集电厂可利用阳极碳富集的优势,实现系统低碳经济调度的目标,并验证所提优化方法能为可行解提供可解释性。 展开更多

关键词 整体煤气化燃料电池(igfc) 碳捕集电厂 风火储系统 经济调度 分布鲁棒优化 有限适应性理论

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整体煤气化燃料电池联合发电(IGFC)技术研究进展 被引量：15

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作者 王琦 杨志宾 +2 位作者 李初福 雷泽 刘淑琴 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第1期77-83,共7页

整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术,不考虑热电联供的情况下,发电效率达60%以上,可有效控制污染物的排放,为CO_(2)捕集和回收创造了条件,可实现CO_(2)的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电... 整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术,不考虑热电联供的情况下,发电效率达60%以上,可有效控制污染物的排放,为CO_(2)捕集和回收创造了条件,可实现CO_(2)的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电池发电、余热回收及CO_(2)捕集和封存等子系统构成,其中燃料电池发电技术是制约IGFC发展的关键技术。固体氧化物燃料电池(SOFC)及熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是适配IGFC系统的2种燃料电池技术,其中SOFC在生产成本及发电效率方面更具优越性。2017年国家能源集团牵头,联合中国矿业大学(北京)、北京低碳清洁能源研究院、华能清洁能源技术研究院、清华大学等,在国家重点研发计划项目支持下承担了开发100 kW级SOFC和MCFC发电单元,建成MW_(th)级CO_(2)近零排放的IGFC示范工程任务,项目成果推动了我国IGFC系统从基础技术研发向产业化迈进的步伐。 展开更多

关键词 整体煤气化燃料电池 联合发电技术 煤气化及净化 固体氧化物燃料电池 CO_(2)捕集与封存

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整体煤气化燃料电池发电系统构建及模拟优化研究 被引量：8

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作者 许世森 周贤 +1 位作者 安航 彭烁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第19期7102-7112,共11页

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)发电技术是一种清洁、高效、绿色的煤基发电技术,可以与CO_(2)捕集技术高效结合,实现CO_(2)近零排放。为实现对IGFC系统的高效模拟与计算分析,基于利用固体氧化物燃料电池(s... 整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)发电技术是一种清洁、高效、绿色的煤基发电技术,可以与CO_(2)捕集技术高效结合,实现CO_(2)近零排放。为实现对IGFC系统的高效模拟与计算分析,基于利用固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的百MW级IGFC系统流程,在Aspen Plus软件上建立模拟仿真模型。以操作温度800℃、操作压力1.5MPa、燃料利用率80%、阴极空气循环比例0.5、阴极空气利用率12.5%为燃料电池单元的典型操作条件进行模拟,实现了46.24%的系统净发电效率,并对系统中各单元的出力、耗能情况进行分析。进一步,针对阴极空气循环比例、燃料利用率、燃料电池操作温度、阴极空气利用率等关键控制参数进行敏感性分析,研究其对系统效率和系统各单元出力、耗能的影响作用规律。结果可为进一步提高IGFC系统性能提供指导建议。 展开更多

关键词 整体煤气化燃料电池 燃料电池 碳捕集 流程模拟 参数分析 过程调控

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整体煤气化燃料电池发电与甲醇联产系统运行特性 被引量：1

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作者 孙少东 李智 +6 位作者 袁本峰 李延安 刘云 刘鑫 路文学 张志伟 李成新 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期49-55,共7页

基于实际煤化工系统,开展煤气化化工与固体氧化物燃料电池、燃气透平耦合技术研究是加快IGFC工程化及商业化发展的新思路。选取山东能源集团旗下内蒙古荣信化工多喷嘴对置式水煤浆气化生产甲醇系统,借助化工流程分析软件Aspen Plus开展... 基于实际煤化工系统,开展煤气化化工与固体氧化物燃料电池、燃气透平耦合技术研究是加快IGFC工程化及商业化发展的新思路。选取山东能源集团旗下内蒙古荣信化工多喷嘴对置式水煤浆气化生产甲醇系统,借助化工流程分析软件Aspen Plus开展煤气化化工与固体氧化物燃料电池、透平工艺流程构建,通过仿真计算研究运行参数对整体煤气化燃料电池发电与甲醇联产(IGFC-CMP)系统的影响,并对典型条件下系统化工品产出、电力和热力出力进行分析。在此基础上分析气化炉关键参数对各关键部件出力、效率及其他运行参数的影响。结果表明,甲醇生产装置联合燃料电池发电,使系统整体效率由57.71%提高至59.22%,说明新系统在能源利用效率方面具有优越性。水煤浆浓度由55%提升至60%时,对燃料电池功率和效率影响最大,对整体效率提升较小。燃料电池效率由42.46%提升至68.42%,功率由2.65 MW提升至4.22 MW,透平1功率由6.23 MW提升至6.56 MW。抽气占比由0提升至51.59%时,由于抽气量相对合成气总量不到2%,因此对甲醇产量影响较小,整体效率由59.20%提升至60.70%。通过抽取部分净化气实现“化工品-热-电”供给调节可行,建议通过设置并联备用机组实现发电机组扩容,以减少运行调控难度及维持燃料电池高效率。通过对原甲醇生产系统的优化设计,不仅提高了系统整体能效,也实现了从单一输出化工品、余热到“化工品-热-电”联供的转变,为缓解化工系统生产用电压力,优化产品多样性和经济性提供新思路。 展开更多

关键词 水煤浆气化制甲醇 固体氧化物燃料电池 燃气透平 整体煤气化燃料电池

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整体煤气化固体氧化物燃料电池(IG-SOFC)发电系统 被引量：1

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《中国电力》 CSCD 北大核心 2009年第4期88-88,共1页

固体氧化物燃料电池（SOFC）与熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）相比，排气温度更高,有利于组织底部联合循环发电系统回收排气的余热。SOFC对燃气中杂质的容许值较高，更有利于与煤气化结合，以煤气做燃料电池的燃料,最后形成整体煤气化固体... 固体氧化物燃料电池（SOFC）与熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）相比，排气温度更高,有利于组织底部联合循环发电系统回收排气的余热。SOFC对燃气中杂质的容许值较高，更有利于与煤气化结合，以煤气做燃料电池的燃料,最后形成整体煤气化固体氧化物燃料电池（IG—SOFC）发电系统。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 联合循环发电系统 整体煤气化 熔融碳酸盐燃料电池 排气温度 SOFC 容许值

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整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池(IG-MCFC)发电系统 被引量：1

6

《中国电力》 CSCD 北大核心 2009年第2期18-18,共1页

整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池（IG—MCFC）发电系统是燃料电池发电技术与整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术相结合，形成整体煤气化燃料电池发电技术（IGFC），不仅使燃料电池发电的容量和效率增加．而且也可以使IGCC的发电效率提高... 整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池（IG—MCFC）发电系统是燃料电池发电技术与整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术相结合，形成整体煤气化燃料电池发电技术（IGFC），不仅使燃料电池发电的容量和效率增加．而且也可以使IGCC的发电效率提高．既是MCFC大容量化的主要方向之一．也是21世纪洁净煤发电技术的一个重要方向。 展开更多

关键词 熔融碳酸盐燃料电池 整体煤气化联合循环 发电系统 洁净煤发电技术 燃料电池发电 大容量化 MCFC 发电效率

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整体煤气化固体氧化物燃料电池并网测试系统设计 被引量：1

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作者 李萍萍 陈姗姗 +3 位作者 赵璐璐 史明亮 黄岩 李初福 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2039-2045,共7页

整体煤气化固体氧化物燃料电池(integrated gasification solid oxide fuel cellI,IG-SOFC)发电系统,利用煤气化合成气作为SOFC燃料,可以实现煤发电的近零排放,是一种非常有前景的清洁煤电技术,尤其契合我国以煤为主的资源秉性。提出一... 整体煤气化固体氧化物燃料电池(integrated gasification solid oxide fuel cellI,IG-SOFC)发电系统,利用煤气化合成气作为SOFC燃料,可以实现煤发电的近零排放,是一种非常有前景的清洁煤电技术,尤其契合我国以煤为主的资源秉性。提出一种IG-SOFC并网发电测试系统设计方案,搭建了可实现“并网测试模式”及“并网发电模式”实时切换的SOFC并网发电系统测试平台。基于自主研发的5 kW级SOFC堆塔模块,在煤制合成气作为燃料的条件下进行了实验测试,以验证系统设计方案的可行性和有效性。根据实验测试结果,SOFC堆塔发电功率达到4.5 kW时,并网功率为4.25 kW,堆塔电效率55.1%,发电系统电效率为52.0%,逆变效率约为94.5%。最后,通过“并网测试”模式下168 h长周期测试,验证了系统长周期运行的稳定性。 展开更多

关键词 整体煤气化固体氧化物燃料电池 发电系统 电力并网 测试平台 煤制合成气

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煤气化燃料电池发电技术研究进展 被引量：6

8

作者 安航 周贤 +2 位作者 彭烁 钟迪 姚国鹏 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期20-26,共7页

煤气化燃料电池发电(IGFC)技术是一种清洁高效的绿色煤电技术,可以与CO_(2)捕集技术相结合实现高效率的CO_(2)捕集,并为后续的碳利用与封存提供基础。本文介绍了IGFC技术的研究进展:首先对IGFC系统的整体流程进行说明,其中包括煤气化、... 煤气化燃料电池发电(IGFC)技术是一种清洁高效的绿色煤电技术,可以与CO_(2)捕集技术相结合实现高效率的CO_(2)捕集,并为后续的碳利用与封存提供基础。本文介绍了IGFC技术的研究进展:首先对IGFC系统的整体流程进行说明,其中包括煤气化、粗煤气净化、燃料电池发电、尾气燃烧与余热回收发电等单元的具体流程及主要技术;然后综述了煤气化与煤气净化单元、燃料电池发电单元及IGFC整体流程的模拟研究进展;并对日本、美国和我国的IGFC技术研发与示范情况与目标进行了说明;最后总结了IGFC技术研发亟需解决的关键问题,其中主要包括大功率燃料电池的长周期运行、粗煤气中温干法净化和尾气纯氧催化燃烧技术开发等技术存在问题,可为后续兆瓦级IGFC系统的开发与示范提供指导。 展开更多

关键词 igfc 煤气化 燃料电池 尾气燃烧 余热回收 整体流程

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碳基固体氧化物燃料电池研究进展 被引量：2

9

作者 张伟 魏嘉璐 +1 位作者 JOSE Antonio Alonso 孙春文 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期239-264,共26页

随着人们对绿色能源和环境友好型社会需求的日益增长,先进能量转换装置或系统的研发亟待加速,而燃料电池系统被认为是最有希望的未来发电装置。在不同种类的燃料电池中,固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种清洁环保的发电装置,因其独特的... 随着人们对绿色能源和环境友好型社会需求的日益增长,先进能量转换装置或系统的研发亟待加速,而燃料电池系统被认为是最有希望的未来发电装置。在不同种类的燃料电池中,固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种清洁环保的发电装置,因其独特的多燃料运行能力及能量转化效率高等优点而前景广阔。然而,传统使用镍-金属陶瓷阳极的SOFCs,在碳氢化合物燃料下运行时,由于燃料的不完全氧化会使阳极产生积碳,从而导致电池性能下降。讨论了碳基SOFC中碳沉积机理和解决阳极积碳的策略,重点介绍了目前广泛研究的具有混合离子-电子导体的双金属-金属陶瓷材料的种类以及研究进展,并总结了双金属-金属陶瓷材料的抗积碳机理,主要表现为降低阳极表面的碳沉积速率以及加速积碳的去除。还介绍了在还原性气氛中,钙钛矿材料中纳米粒子原位偏析的原理,并讨论了原位偏析所形成的纳米颗粒以及其与钙钛矿主体所形成的金属氧化物异质结构在抗积碳阳极中的应用。此外,还探究了多层阳极和单原子催化剂阳极在中温SOFCs中的应用。在燃料电池技术巨大进步的推动下,人们对可用于固定式发电的集成煤气化的燃料电池发电系统(IGFCs)产生了新的兴趣,该系统对于实现煤炭的清洁高效利用具有重要意义,该技术的关键依托于SOFCs的成熟度。最后,总结并指出了碳基SOFCs未来的一些研究方向。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 阳极材料 碳氢燃料 碳沉积 整体煤气化燃料电池

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基于IGFC碳捕集协同电转气的多能互补优化调度模型

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作者 胡传宝 文中 +2 位作者 王灿 刘会家 张业伟 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第5期188-198,共11页

在全球能源需求持续增长与气候变化加剧的双重挑战下,传统化石燃料的过度消耗引发了严峻的环境问题,其中二氧化碳排放的持续攀升尤为突出。为达成碳中和目标,各国正加速推进能源体系变革,清洁能源技术研发成为关键方向。整体煤气化燃料... 在全球能源需求持续增长与气候变化加剧的双重挑战下,传统化石燃料的过度消耗引发了严峻的环境问题,其中二氧化碳排放的持续攀升尤为突出。为达成碳中和目标,各国正加速推进能源体系变革,清洁能源技术研发成为关键方向。整体煤气化燃料电池(Integrated Gasification Fuel Cell,IGFC)发电系统作为一种先进的煤炭清洁技术,是加快“双碳”目标实现的有效途径,基于整体煤气化燃料电池构建低碳、经济化的源-网-荷-储灵活运行机制具有重大前瞻性意义。为了促进大规模可再生新能源消纳和减少电力系统碳排放,提出一种适应高比例可再生能源接入和多能互补的新型电力系统以实现经济与低碳运行的双重目标。首先,构建整体煤气化燃料电池-电解槽(Electrolyzer,EL)氢电联产运行框架,合理调配多种能源相互转化;其次,分析系统运行中的电碳特性与碳利用效率,提出二氧化碳处理模型,提高风光消纳水平的同时增加碳捕集(Carbon Capture Storage,CCS)量;最后,提出多能互补的源-网-荷-储联合运行策略,以综合成本最小化为目标构建优化调度模型,通过算例对比分析,相比于传统IGFC碳捕集电厂碳捕集量提高49%,弃风光量下降98.2%,综合成本下降32.4%。结果表明:所提出模型不仅能够有效提高碳捕集率,同时释放了机组灵活性,缓解了机组供能与脱碳目标之间的矛盾,在满足高比例可再生能源消纳与多能源互补的需求下,仍能兼顾低碳排放量。 展开更多

关键词 整体煤气化燃料电池 碳捕集 电转气 多能互补 源-荷-网-储一体化

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华能集团自主研建我国首座清洁煤发电站

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《中国材料进展》 CAS CSCD 2009年第5期59-59,共1页

关键词 清洁煤技术 华能集团 首座 发电站 燃气-蒸汽联合循环 整体煤气化 自主知识产权 燃料电池发电

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