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覃育茗等：考虑富氧燃烧技术与需求响应的工业园区综合能源系统优化调度 2026 年第 3 期

系数。 烟气中的二氧化碳浓度较低，且含有大量氮气。
当处于空气燃烧运行状态时，OCPP 不耗氧， 而 OCPP 采用脱水、脱硫脱硝后直接压缩封存的
当处于富氧燃烧运行状态时，OCPP 的耗氧量与 碳捕集方式 [34] ，无法直接分离二氧化碳与氮气，
耗煤量成正比，即 进而无法直接进行碳捕集。OCPP 产生的二氧化

χM TP,t , S t = 1 碳量与碳耗成正比，OCPP 碳排放表示为
 （3）
O TP,t = 
0, S t = 0 （9）

E TP,t = k C M TP,t −E cpu,t
式中： O TP,t 为 t时刻 OCPP 耗氧量； χ为 OCPP 处于 
δE cpu,t , S t = 1
 （10）
富氧燃烧运行时单位煤耗所消耗的氧气体积。 P CPU,t =  0, S t = 0

OCPP 中空气分离装置的功耗与制氧量成正
式中： E TP,t 为 t 时刻 OCPP 的碳排放； k C 为单位煤
比，即
耗所产生的碳排放； E cpu,t 为 t 时刻碳捕集装置捕
（4）
P ASU,t,1 = αO ASU,t
集的碳捕集量； δ为富氧燃烧状态下碳捕集系统
式中： α为空气分离装置制取单位体积氧气的功 捕集单位碳排放消耗的功率，当 OCPP 处于空气
耗； O ASU,t 为空气分离装置 t时刻制取的氧气； P ASU,t,1 运行状态时，碳捕集系统不运行。
为空气分离装置 t 时刻的功耗。 当 OCPP 处于富氧燃烧状态时，碳捕集装置
空气分离装置的灵活性较差，无法频繁启停， 的运行还受到最大捕集率限制，即
受到最大最小功率限制 [33] ，即 
0≤E cpu,t ≤∂k C M TP,t , S t = 1
 （11）
（5）  E cpu,t = 0, S t = 0

P ASUmin ≤P ASU,t ≤P ASUmax
式中： P ASUmin 为空气分离装置运行的最小功率； 式中： ∂为 OCPP 在富氧燃烧状态最大碳捕集率，
P ASUmax 为空气分离装置运行的最大功率。 当 OCPP 处于空气运行状态时，碳捕集系统不运行。
空气分离装置制取的氧气可以用于富氧燃烧， 1.3 P2H 建模
在 制 氧 量 较 大 或 者 OCPP 处 于 空 气 燃 烧 模 式 时 ， 为了实现氢气高品位利用，降低损耗，本文
制取的氧气也可以存储在储氧罐中，当空气分离 仅考虑 P2G 中的 P2H 部分。P2H 系统可以将电能
装置制取氧气不足时，也可以通过储氧罐供应。 转化为氢能，是新能源高峰期时消纳多余新能源

（6） 的重要能源转化方式，同时，其产生的氢气可以
O TP,t = O ASU,t +O OT,t −O C,t
长期储存在储氢罐中，从而实现长期储能。在本
式中： O OT,t 为 t 时刻储氧罐向 OCPP 内部净输出的
文构建的 IES 中，P2H 系统产生的氢气可以通过
氧气量； O C,t 为 t时刻 OCPP 弃氧量。
HBGT、HBGB 进行掺氢燃烧，降低天然气消耗，
储氧罐的储氧量计算方法为
从而降低碳排放；另一方面，P2H 系统产生的副
（7）
O S,t = O S,t−1 +O EL,t−1 −O OT,t−1
产物氧气可以通入 OCPP，降低 OCPP 的供氧压力。
式中： O EL,t−1 为 t −1时刻电解槽的产氧量； O S,t 为
P2H 系统具有高度非线性，参考文献 [35] 构建分
t时刻储氧罐的储氧量。
段线性化制氢模型，如图 3 和式（12）所示，即
储氧量受到储存容量限制，即 
K 1 P EL,t , 0≤P EL,t ＜P 1



（8） 

O Smin ≤O S,t ≤O Smax K 1 P 1 + K 2 (P EL,t − P 1 ),





式中： O Smin 、 O Smax 分别为储氧罐的最小、最大 H EL,c,t = P 1 ≤P EL,t ＜P 2 （12）




储氧量。 K 1 P 1 + K 2 (P 2 − P 1 )+ K 3 (P EL,t − P 2 ),






碳捕集系统的功耗与捕集量成正比，当 OCPP P 2 ≤P EL,t ≤P 3
处于富氧燃烧运行状态下时，烟气中二氧化碳浓 式中： H EL,c,t 为 t时刻 P2H 系统每小时产生的氢气
度达到 80% 以上，单位碳排放所需的能耗极低， 体积； P EL,t 为 t 时刻电解槽的输入功率； P 1 、 P 2 、
且 OCPP 可以通过调节排气口释放部分二氧化碳， P 3 分别为电解槽功率第一区间、第二区间、第三
通过调整压缩二氧化碳的量实现对碳捕集系统功 区间的上限； K 1 、 K 2 、 K 3 分别为电解槽第一区间、
耗 的 灵 活 调 节 。 当 OCPP 处 于 空 气 运 行 状 态 时 ， 第二区间、第三区间每 MW 功率产生的氢气体积。
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