我校在碳减排系统建模领域取得新进展
发布时间:2024-01-02 14:44:16 作者: 来源:能源与矿业学院
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本网讯 近期,我校樊静丽老师团队联合中国21世纪议程管理中心、清华大学、中国科学院地理科学与资源研究所、荷兰格罗宁根大学、英国卡迪夫大学、美国劳伦斯伯克利国家实验室等单位在碳减排系统建模领域取得突破。他们共同完成的研究成果“燃煤电厂与生物质共燃结合碳捕集与封存助力电力系统减排”(Co-firing plants with retrofitted carbon capture and storage for power-sector emissions mitigation)和“利用碳捕集利用与封存实现中国电力行业净零排放策略”(A net-zero emissions strategy for China’s power sector using carbon-capture utilization and storage),分别以研究长文(Research Article)形式在线发表于自然子刊《自然·气候变化》(Nature Climate Change,简称NCC)和《自然·通讯》(Nature Communications,简称NC)。其中,发表在NCC期刊的论文被选为当期封面文章,并邀请作者团队撰写Nature杂志研究简报(Researchbriefing)进行专门报道。
我国相对较新的燃煤电厂基础设施面临脱碳转型困境。为避免碳锁定或早期退役所带来的巨大搁浅资产,NCC期刊文章“燃煤电厂与生物质共燃结合碳捕集与封存助力电力系统减排”聚焦在煤与生物质共燃结合碳捕集与封存(CBECCS)技术,开发了一个全流程CBECCS减排潜力综合评估研究框架,包括供应潜力和减排贡献两个评估模块。其中,供应潜力模块由生物质资源潜力预测模型、可改造燃煤电厂筛选模型、生物质与燃煤电厂匹配优化模型、燃煤电厂与封存地静态源汇匹配优化模型软链接构成,减排贡献模块是在供应潜力模块基础上,进一步集成了电力系统优化模型、可计算一般均衡模型以及动态化的源汇匹配优化等多模型。该研究从工厂级减排视角精细评估了我国CBECCS供应潜力以及碳中和路径下的减排贡献,提出了2025~2060年CBECCS的动态分阶段时空布署方案,相关发现为我国煤电部门深度脱碳提供了决策参考。
整个电力系统的深度脱碳对于减缓全球气候变化至关重要,但如何实现稳定且有韧性的零碳电力供应仍面临挑战。NC期刊文章“利用碳捕集利用与封存实现中国电力行业净零排放策略”构建了一个8760小时高分辨率的综合电力系统评估模型,将中国31个省份的可变可再生能源、化石能源耦合CCUS发电、长短时储能和省际输电能力结合起来,考虑每小时的电力供需平衡,通过10450次的大规模情景模拟,发现相比于100%非化石能源电力系统,包含一定比例化石能源耦合CCUS发电可以在最低投资成本下显著降低全国总缺电率,并有助于提高极端气候事件下系统韧性。研究为碳中和目标下我国电力系统的深度脱碳可行方案提供了决策依据。