树形 CO2 网络的最优离散管径选择
最优化与控制
2022-11-10 v1
摘要
许多能源密集型产业，如钢铁工业，计划转向可再生能源。其他行业，如水泥工业，必须依赖碳捕集利用与封存（CCUS）技术来减少其生产过程中不可避免的二氧化碳（CO2）排放。然而，需要建立新的运输基础设施以连接捕集点与封存或利用点。给定一棵将捕集的 CO2 从多个源输送至单一汇的树形网络，我们研究如何从离散管径集中选择最优管道直径。基于势的流体网络中优化弧容量的通用问题已是一个具有挑战性的混合整数非线性优化问题。当加入 CO2 对温度和压力变化高度敏感的非线性行为时，问题变得更加复杂。我们提出一种迭代算法，将问题拆分为两部分：a) 在固定供应情景和温度分布下的管径选择问题；b) 包括混合效应、焦耳-汤姆逊效应以及与周围环境热交换的热物理建模。我们将该算法应用于德国 CO2 网络的实际网络规划问题，展示了方法的有效性。
引用
@article{arxiv.2211.05003,
title = {Optimal discrete pipe sizing for tree-shaped CO2 networks},
author = {Jaap Pedersen and Thi Thai Le and Thorsten Koch and Janina Zittel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.05003},
year = {2022}
}