生物质及燃煤电厂耦合CCS的全周期碳流监测方法及系统

本发明属于碳排放管理领域，更具体地，涉及一种生物质及燃煤电厂耦合ccs的全周期碳流监测方法及系统。

背景技术：

1、燃煤电厂采用生物质的掺烧以及碳捕集与碳封存(carbon capture andstorage，ccs)是一种更有前途的碳减排方案。

2、当前燃煤电厂采用生物质的掺烧以及ccs作为实现负碳排放的技术手段时，检测碳在整个系统生命周期内的流动是当前燃煤电厂进行碳流分析所忽视的问题。目前燃煤电厂碳流监控系统只针对燃煤燃烧与外购电力所产生的向大气中的正向碳排放，不能满足《温室气体协议》所规定的数据完整性要求。对于耦合生物质燃烧以及ccs技术的燃煤电厂，以上环节的排放量根据混燃比的变化，只占总排放的10％左右，且遗漏了通过生物质固碳产生的负向碳排放，即从大气中吸收的二氧化碳量，也忽略了由于燃料替代以及ccs技术产生的替代减排量。不考虑生物质的生长、燃料的获取与运输、生物质前处理、生产环节、二氧化碳捕集、运输与封存这些生命周期环节，就不能量化该技术带来的负碳效果，从而无法体现该技术的先进性以及环境效益。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种生物质及燃煤电厂耦合ccs的全生命周期碳流监测系统，其目的在于解决当前火电行业中碳流检测不够全面的技术问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种生物质及燃煤电厂耦合ccs的全周期碳流监测方法，所述方法包括：

3、实时采集电厂运行过程中的各项数据；

4、根据电厂运行过程中各项数据实时更新生物质生长对二氧化碳的吸收碳流量esequestion-bio、电厂所需燃料投入碳流量efuel以及二氧化碳泄漏碳流量eleakage；再根据下式实时更新电厂全生命周期碳流总量enet：

5、enet＝-esequestion-bio+efuel+eleakage；

6、可视化碳流监测模块中更新得到的各项碳流量。

7、优选的，生物质生长对二氧化碳的吸收碳流量esequestion-bio为：

8、esequestion-bio＝eabsorption×ηcapture

9、其中，ηcapture为碳捕集率；eabsorption为生物质固定的碳流量：

10、

11、其中，qbio，r为生物质的使用量；为生物质的单位固碳量。

12、优选的，所述电厂所需燃料投入碳流量efuel为：

13、efuel＝qbio，r×(eb1+eb2+eb3+eb4)+(qi-qbio，r)×(ec1+ec2+ec3)

14、其中，qbio，r为生物质的使用量；eb1为现场包装和运输阶段的二氧化碳排放强度因子；eb2为预处理阶段的二氧化碳排放强度因子；eb3为转移和储存阶段的二氧化碳排放强度因子；eb4为二次运输阶段的二氧化碳排放强度因子；qi为电厂的总发电量；ec1为煤炭开采阶段的二氧化碳排放强度因子；ec2为加工阶段的二氧化碳排放强度因子；ec3为运输阶段的二氧化碳排放强度因子。

15、优选的，所述二氧化碳泄漏碳流量eleakage为：

16、

17、其中，qi为电厂的总发电量；r为混燃比；为电厂的耗电率；cci为供电煤耗；egtec为燃煤的排放强度因子；ηcapture为碳捕集率；αleakage是二氧化碳运输过程中的泄漏率。

18、第二方面，本发明提供了一种生物质及燃煤电厂耦合ccs的全周期碳流监测系统，所示系统包括：

19、数据采集模块，用于对接电厂数据系统，实时采集电厂运行过程中的各顶数据；

20、碳流监测模块，用于根据电厂运行过程中各项数据实时更新生物质生长对二氧化碳的吸收碳流量esequestion-bio、电厂所需燃料投入碳流量efuel以及二氧化碳泄漏碳流量eleakage；再根据下式实时更新电厂全生命周期碳流总量enet：

21、enet＝-esequestion-bio+efuel+eleakage；

22、可视化模块，用于可视化碳流监测模块中更新得到的各项碳流量。

23、优选的，所述碳流监测模块中，生物质生长对二氧化碳的吸收碳流量esequestion-bio为：

24、esequestion-bio＝eabsorption×ηcapture

25、其中，ηcapture为碳捕集率；eabsorption为生物质固定的碳流量：

26、

27、其中，qbio，r为生物质的使用量；为生物质的单位固碳量。

28、优选的，所述碳流监测模块中，电厂所需燃料投入碳流量efuel为：

29、efuel＝qbio，r×(eb1+eb2+eb3+eb4)+(qi-qbio，r)×(ec1+ec2+ec3)

30、其中，qbio，r为生物质的使用量；eb1为现场包装和运输阶段的二氧化碳排放强度因子；eb2为预处理阶段的二氧化碳排放强度因子；eb3为转移和储存阶段的二氧化碳排放强度因子；eb4为二次运输阶段的二氧化碳排放强度因子；qi为电厂的总发电量；ec1为煤炭开采阶段的二氧化碳排放强度因子；ec2为加工阶段的二氧化碳排放强度因子；ec3为运输阶段的二氧化碳排放强度因子。

31、优选的，所述碳流监测模块中，二氧化碳泄漏碳流量eleakage为：

32、

33、其中，qi为电厂的总发电量；r为混燃比；为电厂的耗电率；cci为供电煤耗；egtec为燃煤的排放强度因子；ηcapture为碳捕集率；αleakage是二氧化碳运输过程中的泄漏率。

34、第三方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

35、存储器，用于存储程序；

36、处理器，用于执行所述存储器存储的程序，当所述存储器存储的程序被执行时，所述处理器用于执行第一方面的任一所述的方法。

37、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行第一方面的任一所述的方法。

38、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

39、本发明将耦合生物质发电以及ccs技术的燃煤电厂碳流监测范围从两类单一环节扩大到了全生命周期上的累计10大环节，并首次考虑了由于生物质生长所吸收的向内碳流，外加ccs技术的固碳能力所带来的负碳收益。通过本发明，可以直观量化该项负碳技术的负碳潜力，并赋予电厂持续监控整个生命周期内碳流变化的能力，从而为该技术的发展提供更加有力的数据支持。同时，结合本发明中可视化部分，可以省去电厂的数据处理阶段，直观反映碳流情况，体现数据背后隐藏的负碳收益，提升电厂在碳流监测上的管理效率。

技术特征：

1.一种生物质及燃煤电厂耦合ccs的全周期碳流监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生物质生长对二氧化碳的吸收碳流量esequestion-bio为：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电厂所需燃料投入碳流量efuel为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳泄漏碳流量eleakage为：

5.一种生物质及燃煤电厂耦合ccs的全周期碳流监测系统，其特征在于，所述系统包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述碳流监测模块中，生物质生长对二氧化碳的吸收碳流量esequestion-bio为：

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述碳流监测模块中，电厂所需燃料投入碳流量efuel为：

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述碳流监测模块中，二氧化碳泄漏碳流量eleakage为：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行权利要求1-4任一所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种生物质及燃煤电厂耦合CCS的全周期碳流监测方法及系统，属于碳排放管理领域。本发明方法首先实时采集电厂运行过程中的各项数据；再根据电厂各项数据实时更新生物质生长对二氧化碳的吸收碳流量、电厂所需燃料投入碳流量以及二氧化碳泄漏碳流量，之后基于上述数据实时更新电厂全生命周期碳流总量；最后可视化碳流监测模块中得到碳流数据。本发明还实现了一种生物质及燃煤电厂耦合CCS的全周期碳流监测系统。本发明赋予了耦合CCS技术的生物质‑燃煤混燃电厂持续监控整个生命周期内碳流变化的能力。

技术研发人员：杨晴,邓安,孙云琪,王清睿
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15