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二氧化碳捕集利用与封存技术(Carbon dioxide capture,utilization and storage,CCUS)的应用能够有助于大规模的温室气体减排和化石能源清洁高效利用,已经成为各国政府和学者研究关注的焦点。CCUS的同样关乎着我国的减排责任、能源安全和中国能源企业国际竞争力。缺乏有效精细化的规划以及科学的经济性分析将影响CCUS项目的相关决策,导致项目巨大的商业风险,影响该技术在我国的商业示范。因此本研究基于CCUS系统的深入剖析,开发了CCUS系统全流程优化模型,并从资源和环境收益的角度开展了 CCUS技术规划研究。在此基础上,耦合了混合整数规划,区间规划、机会约束规划、两阶段规划等不确定性优化方法,建立了不确定性全流程CCUS系统规划模型体系,深入分析CCUS技术自身内部、外部政策互动关系以及多种不确定性,促进CCUS系统内部各个技术模块有效优化配置从而降低整个系统成本,为CCUS系统全流程项目的示范和部署提供决策支持。本研究内容包括以下几个方面:(1)构建全流程CCUS系统优化模型,并应用于一个典型的大规模CCUS项目的案例研究;(2)通过集成CO2减排的环境效益模块,并以整个系统成本最小化为原则构建了全流程CCUS系统资源和环境效益优化模型,该模型不仅能够有效地反映CO2捕集后的封存利用所产生的资源经济效益,而且结合碳价补贴和政府封存补贴的情景分析,反映CCUS温室气体减排的环境效益;(3)基于区间参数规划、混合整数规划和机会约束规划方法的耦合,开发了区间机会约束的全流程CCUS系统优化模型,以有效处理CCUS工程项目规划过程中处理目标函数和系统约束中区间、概率分布和混合整数等多重不确定性问题;(4)开发了区间两阶段的CCUS系统优化模型,该模型能够在初始制定的CI2分配政策决策失误时,帮助决策者针对CO2气源短缺或过剩制定追索补偿方案。本研究主要贡献是开发的全流程CCUS系统优化模型,该模型能够有效地反映CCUS系统内部的互动性和不确定性,能够为复杂条件下CCUS系统规划提供科学决策方案,有助于促进我网大规模CCUS项目的低成本的示范和部署。