Page 54 - 《中国电力》2026年第3期

2026 年 第 59 卷

化调度模型，充分发挥 IES 降碳潜力。 （air separation unit，ASU）作为氧气的主要来源，

并 加 装 碳 捕 集 压 缩 设 备 （ compression purification
1 电-氢-热耦合工业园区 IES 模型 unit，CPU）对含高浓度二氧化碳的烟气进行碳捕
集 [28] ，OCPP 在对外供电的同时，还需要为 CPU
本文所构建的工业园区 IES 如图 1 所示，IES 和 ASU 提供电能。为了提高 OCPP 的灵活性，还
通过光伏（photovoltaic，PV）、风力发电机组系统 需要配置额外的储氧罐（oxygen tank，OT） [29-30] ，
（wind turbine generator system，WTGS）、OCPP 及 OCPP 能量流动关系特性如图 2 所示。
掺氢燃气轮机（hydrogen-blended gas turbine，HBGT）

进行发电，并通过 HBGT 参与热电联产及掺氢燃 电解槽
气锅炉（hydrogen-blended gas boiler，HBGB）供给
系统热负荷。IES 通过 P2H 进行储能，P2H 系统 储氧罐 空气
分离
包含储氢罐和电解槽，其向 HBGT 及 HBGB 提供 装置
氢气。P2H 过程中的副产物氧气可以提供给富氧
负荷
燃烧机组，缓解富氧燃烧机组的氧气需求。在实 燃煤 大气
机组 碳捕集
现电-热-气互相转化的同时，减少能量转换环节 设备
的损失，并通过掺氢技术降低 HBGT 的碳排放。 电能； 二氧化碳； 氧气
图 2 富氧燃烧电厂结构

大气 Fig. 2 Oxy-fuel combustion power plant structure
风电 光伏

1.2 OCPP 建模
电力
电网
负荷 OCPP 产生的总电能在供给电网的同时，还需
燃气 掺氢燃
锅炉 气机组 要对 ASU 和 CPU 进行供给，故其电力满足关系为
富氧燃 电解槽
烧电厂 （1）
天然 P TP,t = P TPo,t + P ASU,t + P CPU,t
气
热负荷 式中： P TP,t 为 t 时刻 OCPP 总功率； P TPo,t 、 P ASU,t 、
P CPU,t 分别为 t 时刻 OCPP 的净输出功率、ASU 运
电能； 热能； 天然气； 氧气； 氢气； 二氧化碳
行功率及 CPU 运行功率。
图 1 含富氧燃烧电厂的工业园区综合能源系统结构
Fig. 1 Industrial park IES structure with oxy-fuel 本文构建的 OCPP 具有 2 种运行模式，不同模
combustion power plant 式间切换时间相较调度时间间隔较短，且在富氧

燃烧示范项目实验中，运行模式切换前后均能较
本文所构建的 IES 还能够通过需求响应（de-
为稳定地运行 [31] ，因此不考虑 OCPP 运行模式切
mand response，DR）改变用户的用电计划，针对
换产生的影响。燃煤机组 t 时刻的耗碳量是该时
工业园区电力用户的特点进行灵活调节，进一步
刻燃煤机组功率的二次函数 [32] ，当燃煤机组处于
提 高 IES 的 灵 活 性 ， 提 高 IES 用 能 的 经 济 效 益 ，
富氧燃烧运行状态下时，热效率较高 [27] ，相同功
从荷侧降低 IES 碳排放。

耗煤耗较低；燃煤机组处于空气燃烧运行状态时，
1.1 OCPP 技术原理
热效率较低，相同功耗煤耗较高。OCPP 的运行
富氧燃烧技术使用高浓度氧气混合烟气中的
状态表示为
二氧化碳进行燃烧，大幅提高了烟气中二氧化碳
 2
θ(a TP P +b TP P TP,t +c TP ), S t = 1

的浓度，从而能够以较低的能耗实现碳捕集 [21] 。  TP,t （2）
M TP,t = 
 a TP P 2 +b TP P TP,t +c TP , S t = 0

同时，富氧燃烧使锅炉中的燃料与高浓度氧气充 TP,t
分反应，还能够使 NOX 等污染物的排放量降低， 式中： M TP,t 为 t时刻 OCPP 煤耗； a TP 、 b TP 、 c TP 分
提高锅炉的热效率 [27] 。 别为 OCPP 煤耗系数； S t 为 t时刻 OCPP 运行状态，
OCPP 通 常 需 要 在 传 统 燃 煤 电 厂 （ coal-fired S t = 1时 ， OCPP 处 于 富 氧 燃 烧 运 行 模 式 ， S t = 0
power plant，CFPP）的基础上加装空气分离装置 时 ， OCPP 处 于 空 气 燃 烧 运 行 模 式 ； θ为 变 煤 耗
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