碳捕集利用与封存-熔盐储热-藻类固碳耦合集成与火电行业循环发展路径研究

辜雪钿; 邓家康; 常海星; 贺诗欣; 任南琪

doi:10.13205/j.hjgc.202608002

碳捕集利用与封存-熔盐储热-藻类固碳耦合集成与火电行业循环发展路径研究

doi: 10.13205/j.hjgc.202608002

1. 广东能源集团节能降碳有限公司, 广州 510000;
2. 哈尔滨工业大学环境学院, 哈尔滨 150090;
3. 武汉大学资源与环境科学学院, 武汉 430070

详细信息

作者简介:
辜雪钿（1987—），女，工程师，主要研究方向为节能降碳、资源循环再利用。guxuedian@geg.com.cn

通讯作者:
贺诗欣（1980—），男，教授，主要研究方向为藻类固碳、资源循环利用。stephen6949@hit.edu.cn

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出版历程
- 收稿日期: 2026-05-03

Research on CCUS-molten salt TES-microalgal carbon fixation coupling and circular development pathways in thermal power sector

1. Guangdong Energy Group Energy Conservation and Garbon Reduction Co., Ltd., Guangzhou 510000, China;
2. School of Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China;
3. School of Resource and Environmental Sciences, Wuhan University, Wuhan 430070, China

摘要

摘要: 在双碳目标与循环经济协同推进背景下，燃煤电厂现有碳捕集利用与封存（CCUS）项目普遍存在再生能耗偏高、依赖机组抽汽、碳利用链条短、运行经济性不足、副产物处置难等问题，低碳循环改造需求迫切。立足现有火电CCUS项目提质增效的思路，提出在原有CCUS工艺基础上，耦合熔盐储热节能系统与藻类生物固碳系统的一体化改造方案。按照能源保障、核心捕集、碳资源化、循环回用的梯度协同逻辑，以熔盐储热回收电厂余热替代传统抽汽供能，破解CCUS高能耗瓶颈；以藻类固碳承接CCUS富余CO₂实现二次深度固碳，延伸碳利用产业链；创新性地将藻类固碳产生的藻泥加工制备为生物质替代燃料，回用于电厂锅炉掺烧发电；最终形成余热回收-CCUS主力捕集-藻类固碳增效-藻泥燃料回用的循环体系。系统剖析该体系耦合机理、技术路径、实施要点与效益价值，明确该方案可实现能耗降低、碳捕集效率提升、资源循环与成本优化，适配现有火电CCUS项目改造，具备较强的可行性与推广价值，为火电CCUS项目提质升级、电厂低碳循环发展提供了实操性思路。
- 碳捕集利用与封存（CCUS） /
- 熔盐储热 /
- 藻类生物固碳 /
- 藻泥生物质燃料
Abstract: Under the synergistic policy framework of carbon peaking， carbon neutrality and the circular economy， existing carbon capture， utilization and storage （CCUS） projects in coal-fired power plants （CFPPs） continue to face significant challenges， including high regeneration energy demand， reliance on turbine steam extraction， limited carbon utilization pathways， poor economic viability and difficulties in by-product management. To address these limitations， this study proposed an integrated low-carbon retrofitting strategy that couples molten-salt thermal energy storage （TES） and microalgal carbon fixation systems with existing CCUS facilities under minimal plant modification. A closed-loop carbon and energy utilization framework was established， integrating waste heat recovery， primary CO₂ capture， secondary biological carbon fixation and biomass fuel recycling. The proposed system operates through a gradient synergistic mechanism：（i） recovered waste heat is stored in a molten-salt TES unit to provide regeneration energy， thereby replacing conventional steam extraction；（ii） CO₂ is initially captured by the CCUS process；（iii） residual CO₂ is further utilized by microalgae for deep carbon fixation； and （iv） the harvested algal sludge is converted into biomass fuel for co-firing within the power plant， completing the carbon recycling loop. The technical architecture， coupling mechanisms， scenario-specific implementation pathways and operational risk control strategies were systematically evaluated. The results indicate that the integrated system can reduce energy consumption by approximately 30% to 40% per unit of CO₂ captured， increase the overall carbon fixation efficiency by 15% to 20%， and shorten the investment payback period to less than five years. Furthermore， the proposed framework enables the transformation of conventional coal-fired power plants from single-purpose energy producers into multifunctional circular systems integrating energy generation， carbon cycling and resource recovery. Owing to the technological maturity of its constituent components， strong adaptability to different plant capacities and geographical conditions， and a clear deployment roadmap from pilot demonstration to large-scale implementation， this integrated solution provides a practical， replicable and scalable pathway for the low-carbon and circular transition of China's thermal power sector.

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