随着社会的不断发展,生产过程对能源的需求日益增加,而能源的使用会消耗大量化石燃料,这一过程会产生和排放大量的二氧化碳,造成温室效应,使全球气候恶化。中国作为温室气体排放最多的国家之一,减少碳排放对减缓全球温室效应具有很重要的意义。炼油厂作为主要的碳排放行业,对国家实现减排目标有不可推卸的责任。而减少二氧化碳的排放必定会增加生产成本,如何在满足碳减排目标的时候使生产成本最低是生产过程需要解决的问题。本文的主要研究内容有以下几点:(1)阐述碳足迹的概念、分类、评估方法以及核算标准。介绍了炼厂蒸汽动力系统的几种研究方法。(2)提出炼厂碳足迹的概念,介绍碳足迹核算过程的准则。确定炼厂碳足迹核算边界,分析炼厂碳足迹来源,对不同排放来源建立核算模型。以某炼厂为例进行碳足迹核算,发现主要的碳足迹来源是燃烧碳足迹,并为炼厂碳减排提供建议。(3)基于不同的碳减排目标,建立了炼厂蒸汽动力系统多周期优化操作模型,该模型引入了燃料替换和碳捕捉两种碳减排措施,模型的目标函数中包括了环境成本和碳减排成本,模型约束条件中考虑了碳排放约束。(4)采用列队竞争算法和动态规划法分步求解方法对该模型进行了求解,得到了不同碳减排目标下,蒸汽动力系统满足热电负荷需求的总成本最少的操作方案。当碳减排目标较小时,减排的主要措施是采用低碳的天然气代替燃料油。随着碳减排目标值的增加,当所有锅炉的燃料替换为天然气仍不能达到碳减排目标时,那么就需要考虑成本更高的碳捕捉技术来实现碳减排目标。设定的碳减排目标越高,需要采用碳捕捉技术的锅炉越多,由于碳捕捉技术的成本相对于燃料替换的成本要高一些,总成本的增加也越快。(5)本文基于MATLAB的GUI平台开发了炼厂碳足迹核算软件,该软件主要是利用物料衡算和排放因子来计算不同来源的碳足迹。利用该软件可以计算炼厂燃烧碳足迹、工艺碳足迹、间接碳足迹。