【摘 要】
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海水淡化是解决水资源短缺的重要手段,目前主要采用燃煤发电提供能源,因此导致生产淡水同时不但消耗了大量化石能源,而且还会产生大量温室气体排放,造成严重的环境污染。在国家碳达峰、碳中和政策实施背景下,使用清洁能源对海水淡化工程建设进行转型升级已是大势所趋,但目前此类工程规模较小,大多处于示范工程试运行阶段,在大规模推广前必须提出精确的计量方法和评估指标,对工程设计的碳排放情况进行详细的核算和评估。当今
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海水淡化是解决水资源短缺的重要手段,目前主要采用燃煤发电提供能源,因此导致生产淡水同时不但消耗了大量化石能源,而且还会产生大量温室气体排放,造成严重的环境污染。在国家碳达峰、碳中和政策实施背景下,使用清洁能源对海水淡化工程建设进行转型升级已是大势所趋,但目前此类工程规模较小,大多处于示范工程试运行阶段,在大规模推广前必须提出精确的计量方法和评估指标,对工程设计的碳排放情况进行详细的核算和评估。当今的碳计量方法大多只关注直接排放,尚未考虑间接排放的影响,但有研究表明间接碳排放在总排放的占比非常大,精确核算碳排放情况必须考虑间接排放的影响。为此,本研究采用系统核算法,以液压型风电海水淡化系统为例开展工程隐含碳排放的核算和评估工作,并对系统提出低碳设计的最优配置方案,使其达到既能减少碳排放又保证系统正常运行的目的。首先,对液压型风机驱动海水淡化系统分为两个部分进行建模,分别为系统结构原理模型和投资模型,系统结构原理模型主要包括风机、储能系统、发电机的供能情况,系统投资模型主要包括风机和海水淡化两部分的初始投资与运行维护成本。其次,介绍了“体现碳排放”概念,给出体现碳排放投入产出法的计算过程,并将其引入风机驱动海水淡化系统,紧接着结合示范工程进行体现碳排放核算,证实了系统核算法与系统碳排放核算对接性较好,能够提高系统碳排放评估的准确性。随后,将体现碳排放引入风机驱动海水淡化系统的设计问题中。采用NSGA-II算法,以体现碳排放量最小和可再生能源利用率最高为两个优化目标,在此数学模型下得到了系统的最佳配置。紧接着提出评估指标,指标表明风机驱动海水淡化系统达到了减排的目的,为能够系统的减少碳排放提供了有效的解决方案。最后,对整个系统进行了体现碳排放的评估,并对海水淡化系统的主要设备高压泵和能量回收装置进行优化。对于高压泵,得知小规模的反渗透海水淡化工程建议选柱塞泵,大规模建议选离心泵。对于能量回收装置,得出有无能量回收装置对系统碳排放的影响情况。本研究能够为风电驱动海水淡化系统的减排工作提供参考。
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