盖少磊，赵　欢，耿秀振，辛斌斌

(沈阳航空航天大学 热能工程研究所，沈阳 110136)



以CO2作为可再生能源储存介质的零碳排放电厂过程模拟

盖少磊，赵欢，耿秀振，辛斌斌

(沈阳航空航天大学 热能工程研究所，沈阳 110136)

利用可再生能源将CO2和H2O转化为液体燃料可应用于零碳排放电厂，形成“可再生能源+CO2+H2O→液体燃料→电力+CO2+H2O”的循环利用模式。CO2和H2O的转化主要有3条路径：CO+H2、CO2+H2以及CO2+H2O，其中CO和H2来自CO2和H2O的电解，液体产物为甲醇。为研究3条转化路径以及零碳排放电厂，利用Aspen Plus进行建模并做热力学分析。结果表明若CO2的转化率高于42%时，电催化转化CO2和H2O为合成甲醇的最佳路径；若CO2的转化率低于42%时，则CO2和CO的催化加氢同为最优路径。零碳排放电厂CO2的排放降低到62.5 kg/MW，仅占超临界燃煤机组排放量的7.29%。

二氧化碳减排；零碳排放；液体燃料；可再生能源；Aspen Plus

近年来，将CO2和H2O转化为燃料尤其是液体燃料成为了研究热点，这为实现CO2的减排提供了一条循环利用的新路径。此种液体燃料如甲醇等，相较于气体燃料更易于储存和运输，且其应用于汽车、船舶等终端热机可在一定程度上实现CO2的减排。若将液体燃料应用于电厂，则可极大地缓解CO2排放的压力。基于此，提出了零碳排放电厂的概念[1-2]。如图1所示，这一新概念技术将CO2-液体燃料-CO2作为零碳排放电厂的运行模式，并利用可再生能源，如太阳能、风能等作为催化反应的输入能源。所生产的液体燃料一部分直接进入发电系统，一部分则储存起来作为可再生能源减少时的补充，以维持电力输出的稳定性。……