碳捕集技术是实现《巴黎协定》温控目标的关键低碳技术之一。本文从碳捕集电厂的基本原理与发展前景出发，分析了碳捕集电厂的运行特性，综述了含碳捕集电厂的电力系统运行优化、优化规划以及碳捕集电厂的投资效益分析3个方面的研究现状，最后从动态控制支撑低惯量电力系统、支撑高比例可再生能源并网、支撑净零排放电力系统、参与电力和碳交易联合市场、助力综合能源系统等5个方面对碳捕集电厂的研究新动向进行了展望。

碳捕集技术可以分为燃烧前碳捕集、燃烧后碳捕集和富氧燃烧捕集等3类。目前国内外学者已经针对含碳捕集电厂的电力系统优化决策这一主题开展了较为广泛的研究，研究内容涵盖了运行优化、优化规划以及投资效益分析等，如下图所示。

（1）含碳捕集电厂的电力系统运行优化

对于单个碳捕集电厂，不同的碳捕集水平对应的有功输出不同。现有研究综合考虑了碳价、碳捕集电厂的灵活性效益、动态行为等因素，针对电厂层面的碳捕集灵活运行方法开展了研究；此外，碳捕集电厂与其他类型电厂的联合调度，对低碳发展背景下的电力系统调度意义重大。现有研究表明，碳捕集电厂在调峰、备用等灵活性效益方面优于传统火电厂，可有效促进电力低碳减排以及间隙性可再生能源的消纳。

（2）含碳捕集电厂的电力系统优化规划

国内外学者首先分析了影响碳捕集电厂成本的因素、燃煤电厂碳捕集改造的潜力以及考虑碳交易市场与碳排放约束等外部因素的火电厂碳捕集最优配置；在碳捕集电厂与其他电源协调规划方面，现有文献考虑了碳捕集电厂的技术进步率、碳捕集改造的不同技术路线、电力系统的各方面低碳效益等因素，研究了不同发电技术的优化组合配置。

（3）碳捕集电厂的投资效益分析

成本问题是目前制约碳捕集技术在电力行业大规模运用的最主要原因之一。国内外学者采用学习曲线、传统风险理论、实物期权理论等方法对碳捕集电厂的投资效益进行了分析，其中也涵盖了了宏观政策的影响。

（1）碳捕集电厂的动态控制支撑低惯量电力系统

以风电、光伏、直流输电为代表的各类电力电子设备的接入将使得电力系统的惯性明显减弱。碳捕集电厂可以灵活地调节净出力，提高二次调频的响应速度，甚至能够结合虚拟同步控制技术，更好地支撑低惯量电力系统的运行。未来需要研究包含碳捕集化学过程的碳捕集电厂机电暂态模型，研究其提供惯量的能力、调频能力等动态特性，提升低惯量电力系统的频率稳定性。

（2）碳捕集电厂支撑高比例可再生能源并网

碳捕集电厂具备良好的灵活运行特性，有助于解决高比例可再生能源并网所带来的电力系统灵活性资源稀缺问题。未来需要深入研究碳捕集电厂在高比例可再生能源电力系统中的配置和运行方法以发挥其最大效益。

（3）碳捕集电厂支撑净零排放电力系统

碳捕集电厂既可以像传统火电机组一样提供灵活性支撑作用，又能很大程度降低自身的碳排放，有望在未来电力系统中起到“压舱石”作用。未来需要综合分析不同碳捕集技术的成本及其效益，研究系统中不同碳捕集技术手段（包括常规碳捕集、CCUS、BECCS等）的优化配置组合及发展路线，为净零排放电力系统的建设提供技术储备。

（4）碳捕集电厂参与电力和碳交易联合市场

随着新一轮电力体制改革和全国统一碳交易市场的稳步推进，碳捕集电厂获得了更大的市场参与空间。未来需要从电厂利益最大化的角度出发，研究灵活运行机制下碳捕集电厂参与电力市场和碳交易市场的联合竞价策略，这有助于提升碳捕集电厂的投资回报率、加强其竞争优势。

（5）碳捕集电厂助力综合能源系统