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化学链燃煤电站的战略研究与动态技术经济性分析

【摘要】:化学链燃烧(CLC)作为一种新型化石燃料高效利用技术,具有能够实现近零能耗二氧化碳内分离、通过两步反应实现化学能梯级利用、无热力型氮氧化物的产生等特点,被认为是化石能源利用和转化极具有发展前景的技术之一,引起了全球专家学者的广泛关注和深度研究,近年来获得快速发展和进步,这些研究大都聚焦于燃料反应机理、氧载体的材料选取和反应器设计等具体技术层面。随着化学链燃烧技术的研发带来更多新的应用和拓展,将面临着进一步的规模化和商业化,战略分析和技术经济性分析是研究化学链燃烧技术应用的有效方法,对于把握CLC技术的竞争力、市场定位和发展前景具有重要意义。基于此,本文开展了对化学链燃烧技术的SWOT战略分析,全面分析提炼了内部条件的优势(S)、劣势(W)和外部影响因素的机会(O)、威胁(T)。根据“多行动-单目标”的战略制定原则,制定了SO战略、WO战略等16条技术战略决策建议,如打造国际CLC研发高地、充分争取政府政策和多渠道投资支持等,构造了SWOT战略矩阵。在化学链燃烧动态技术经济性分析方面,本文首先计算了2×350MW常规循环流化床改造燃煤CLC电站的静态投资成本、发电成本、碳减排成本和碳捕集成本等,其中CLC电站发电成本约为循环流化床电站的1.14倍。对比分析了常规电站和CLC改造电站的成本构成,并对煤炭价格、年运行时间等因素进行了灵敏性分析。进而,提出适用于燃煤CLC电站成本预测的“干中学”和“研中学”双因子学习曲线模型和学习速率计算方法,通过线性回归验证了双因子学习曲线模型拟合度优于单因子,并将其应用于CLC电站。结合高速、基准和低速学习下的情景分析,拟合得到CLC电站静态投资成本和发电成本的双因子学习曲线,结果表明发电成本在基准情境下降幅超过100¥/MWh。总体而言,随着装机容量增加和研发投入,CLC电站的经济性在基准和高速学习情景下逐步达到了与传统燃煤电站相比的竞争力。

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