انتشار گازهای گلخانه ای (عمدتاً دی اکسید کربن) منجر به گرمایش جهانی می شود که بقا و توسعه پایدار انسان را به طور جدی تهدید می کند. [۱]. در سال‌های اخیر، نفوذ انرژی‌های تجدیدپذیر برای کاهش مصرف انرژی فسیلی و انتشار کربن افزایش یافته است. نیروگاه های مجازی (VPPs) با پتانسیل کربن کم، روشی موثر برای بهبود مصرف انرژی تجدیدپذیر و منطقی کردن تخصیص مجدد منابع هستند. با کمک فن آوری ارتباطات شبکه ای پیشرفته، VPP می تواند به طور موثر منابع انرژی توزیع شده را در حوزه های مختلف یکپارچه کند و به طور موثر مدیریت مشارکتی و بهینه را در بین واحدها تحقق بخشد، بنابراین اقتصاد عملیاتی خوبی به دست آورد. در مقایسه با ریزشبکه ها، VPP ها می توانند منابع مختلف را در یک منطقه جغرافیایی بزرگ ترکیب و مطابقت دهند. ریزشبکه ها معمولاً فقط به شکل توزیع خرده فروشی معامله می شوند، در حالی که VPP ها می توانند پل هایی را برای بازار عمده فروشی ایجاد کنند. و ریزشبکه ها با موانع قانونی و سیاسی مواجه هستند، در حالی که VPP ها را می توان بر اساس ساختار موجود و تعرفه های قانونی اجرا کرد. [۲,۳,۴]. تاکنون مدل VPP در بسیاری از کشورها مانند استرالیا، آلمان و کانادا توسعه یافته است و پتانسیل این مدل را می توان در [۵,۶,۷,۸].

فن آوری جذب و ذخیره کربن (CCS) می تواند به طور موثری انتشار کربن سیستم را کاهش دهد [۹]. فناوری احتراق غنی شده با اکسیژن (OEC) دارای ویژگی‌های مصرف انرژی کم، جذب کربن بالا و توانایی تنظیم قوی است که پیشرفتی برای انعطاف‌پذیری و کربن‌سازی کم نیروگاه‌های مجازی است. [۱۰]. OEC بر اساس سیستم دیگ بخار موجود واحدهای زغال سنگ و معرفی اکسیژن برای به دست آوردن غلظت بالایی از CO است._۲ گاز دودکش برای شرکت در چرخه، که قادر به تحقق بخشیدن به CO کم هزینه است_۲ توقیف [۱۱,۱۲]، بنابراین کاهش انتشار کربن را درک می کند. در مرجع. [۱۳]اشاره شده است که مصرف انرژی احتراق غنی شده با اکسیژن را می توان تا ۳۵ درصد در مقایسه با روش جذب کربن پس از احتراق کاهش داد که پتانسیل عملکرد کم کربن و اقتصادی فناوری احتراق غنی شده با اکسیژن را اثبات می کند. مرجع. [۱۴] OEC را به سیستم انرژی یکپارچه برق-گاز-گرما معرفی کرد و یک مدل توزیع اقتصادی کم کربن ایجاد کرد، که نشان داد، در همان سطح جذب حداکثر کربن، هزینه و انتشار کربن سیستم انرژی یکپارچه یک نیروگاه با احتراق غنی شده با اکسیژن ۱٫۲۱٪ و ۷٫۵۲٪ کمتر از یک نیروگاه با جذب پس از احتراق است، که ثابت می کند که اولی بهتر می تواند اقتصاد و عملکرد کم کربن را متعادل کند. با این حال، این مدل نمی تواند به طور کامل از اکسیژن تولید شده در طول تولید گاز طبیعی استفاده کند. مرجع. [۱۵] یک مدل OEC-P2G جفت شده را پیشنهاد کرد که در آن فرآیند P2G اکسیژن با خلوص بالا را در اختیار کارخانه OEC قرار می دهد تا منبع اکسیژن را گسترش دهد، و کارخانه OEC ماده اولیه واکنش را برای کارخانه P2G فراهم می کند، با انتشار کربن واقعی تنها ۳۵٫۰۸٪ از سهمیه کربن با این حال، گاز طبیعی سوختی با کربن صفر نیست و دی اکسید کربن تولید شده از احتراق آن همچنان نیاز به درمان تخصصی دارد.

با توجه به نوسانات شدید و متناوب انرژی های تجدیدپذیر، سیستم نیاز به تجهیز به دستگاه های ذخیره انرژی با ظرفیت بالا برای اطمینان از پایداری و صرفه جویی در سیستم دارد. [۱۶]. در حال حاضر، زمان پاسخ ذخیره سازی پمپ شده برای کاربردهای در مقیاس بزرگ نمی تواند نیاز سیستم قدرت را برآورده کند، در حالی که ذخیره انرژی الکتروشیمیایی، اگرچه زمان مربوطه می تواند پاسخگوی تقاضا باشد، هنوز از نظر ظرفیت و همچنین مدت زمان تخلیه کافی نیست. [۱۷,۱۸]و با دسترسی در مقیاس بزرگ به نیروی باد، از نظر تئوری، نیاز به ذخیره‌سازی انرژی طولانی‌مدت بین فصلی وجود دارد. [۱۹].

هیدروژن، به دلیل چگالی انرژی بالا، یک گزینه امیدوارکننده در نظر گرفته می شود [۲۰]. اما به دلیل چگالی کم و قابلیت اشتعال زیاد، هزینه حمل و نقل و نگهداری بالایی دارد. در همین حال، آمونیاک دارای چگالی بالا و قابلیت اشتعال کم است که آن را به گزینه ای جذاب برای ذخیره انرژی تبدیل می کند. [۲۱]. فناوری قدرت به آمونیاک (P2A) روشی موثر برای حل هزینه های بالای ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن و تحقق ذخیره سازی در مقیاس بزرگ انرژی تجدیدپذیر با تبدیل انرژی الکتریکی به آمونیاک برای ذخیره سازی از طریق سنتز آمونیاک پس از استفاده از الکترولیز است. آب برای تولید هیدروژن و جداسازی هوا برای تولید نیتروژن.

مرجع. [۲۲] یک سیستم ترکیبی سنتز آمونیاک خورشیدی و سلول سوختی جدید با بازده انرژی کلی در حدود ۱۶٫۴۴٪ تا ۱۶٫۶۷٪ در طول سال و بازده کلی انرژی در حدود ۱۵٫۶۸٪ تا ۱۵٫۸۳٪ پیشنهاد شده است و سیستم توسعه یافته دارای مزایای چگالی انرژی بالا است. و زمان ذخیره سازی طولانی تر در مقایسه با سایر روش های ذخیره سازی انرژی. در مرجع. [۲۳]یک مدل چند مقیاسی برای بهینه‌سازی هم‌افزایی عملیات کربن‌زدایی و جداسازی فصلی یک نیروگاه زغال‌سنگ با احتراق همزمان سبز-آمونیاک ایجاد شد و نتایج شبیه‌سازی نشان داد که راندمان کلی احتراق آمونیاک حدود ۱۳٫۹۲ درصد است. و فناوری احتراق همزمان آمونیاک و زغال سنگ می تواند به طور موثر انتشار کربن CFPP را کاهش دهد. با این حال، این مدل فناوری جذب کربن را معرفی نکرد و هنوز جا برای کاهش انتشار کربن وجود داشت. در مرجع. [۲۴] با توجه به ویژگی‌های تنظیم بار تولید هیدروژن و فرآیند سنتز آمونیاک، یک روش منطقه پرتاب‌پذیر چند مرحله‌ای (MSDR) مبتنی بر برنامه‌ریزی دینامیکی و نظریه هندسه محاسباتی برای تجسم پتانسیل تنظیم بار انعطاف‌پذیر سیستم P2A بر اساس انرژی باد و خورشید پیشنهاد شده است. و یک پایه نظری برای مشارکت آن در تنظیم سمت بار قدرت ایجاد کند. مرجع. [۲۵] به مشکل رها شدن انرژی در سیستم های انرژی یکپارچه مکمل باد-خورشید با نفوذ باد بالا می پردازد و استفاده از ترکیبی از P2A و آمونیاک- زغال سنگ را در واحدهای انرژی حرارتی برای بهبود نرخ بهره برداری از باد-خورشید پیشنهاد می کند، که این امر باعث کاهش انرژی می شود. هزینه کل سیستم ۱٫۷۴٪ و انتشار کربن ۲٫۸۱٪. با این حال، این مدل فناوری جذب کربن را در نظر نمی گیرد و از اکسیژن تولید شده در فرآیند P2A استفاده نمی کند. مرجع. [۲۶] چارچوبی برای یک هاب چند انرژی فناوری P2A (MEH) ایجاد می کند که توسط منابع انرژی تجدیدپذیر تغذیه می شود، که می تواند به طور موثر هزینه های عملیاتی و انتشار کربن MEH پیشنهادی را با مدیریت مشترک چند انرژی همراه در MEH، با هزینه های عملیاتی کاهش دهد. کاهش ۱۴٫۲۸ درصدی و انتشار کربن با کاهش ۳٫۸۷ درصدی. مرجع. [۲۷] یک تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر کامل از احتراق دوپ شده با آمونیاک را ایجاد می کند، و امکان سنجی این روش به طور قابل توجهی بهبود می یابد زمانی که نیروی سبز کم هزینه به دست آمده از باد و رها شدن نور در یک سیستم شلیک همزمان با آمونیاک سبز استفاده شود. در مناطقی با مالیات کربن بالا یا هزینه های انرژی تجدیدپذیر کم، هزینه یکسان شده برق ناشی از یک سیستم گرمایش همزمان آمونیاک سبز کم هزینه کمتر از یک نیروگاه حرارتی مجهز به یک واحد جذب و ذخیره کربن (CCS) است. این پتانسیل بزرگ فناوری P2A را نشان می دهد. با این حال، این مطالعه ماهیت مکمل سیستم P2A را با فناوری جذب احتراق غنی شده با اکسیژن در نظر نگرفت و نتوانست عملکرد ترکیبی آنها را بررسی کند.

• استراتژی عملیات ترکیبی OEC و P2A می تواند به طور موثر اقتصاد و عملکرد کم کربن سیستم را بهبود بخشد و نرخ استفاده از انرژی های تجدید پذیر را افزایش دهد. مجموع هزینه عملیاتی، انتشار کربن و میزان استفاده از انرژی های تجدیدپذیر بهتر از مدل های بدون OEC یا P2A به تنهایی است. در سناریوی روزانه معمولی این مقاله، هزینه کل و انتشار کربن آن به ترتیب ۱۰٫۹۵% و ۳۴٫۷۹% کاهش یافت و استفاده از انرژی های تجدیدپذیر ۱۹٫۴% افزایش یافت.

• در مقایسه با فناوری معمولی ضبط پس از احتراق، احتراق غنی‌شده با اکسیژن دارای راندمان جذب کربن قوی‌تر و محدوده خروجی خالص بزرگ‌تر است که انعطاف‌پذیری عملکرد سیستم را افزایش می‌دهد و می‌تواند به طور موثر انرژی تجدیدپذیر رها شده را مصرف کند. در مقایسه با مدل ۲، مدل ۵ انتشار کربن را ۴٫۲۴ درصد کاهش می دهد و نرخ استفاده از انرژی های تجدیدپذیر را ۱۸٫۷۴ درصد افزایش می دهد.

• P2A می تواند به طور موثر انرژی تجدید پذیر و آمونیاک را به عنوان سوخت صفر کربن به جای احتراق زغال سنگ مصرف کند و می تواند انتشار کربن سیستم را کاهش دهد. گرمای زباله تولید شده در فرآیند سنتز آمونیاک می‌تواند نیازهای حرارتی سیستم را تامین کند و اکسیژن تولید شده را می‌توان به نیروگاه احتراق غنی‌شده با اکسیژن ارائه کرد که استفاده از انرژی را فراهم می‌کند و ماهیت مکمل P2A و OEC را منعکس می‌کند. در طول کل فرآیند اعزام، P2A در مجموع ۲۷۵٫۴۴ مگاوات ساعت انرژی گرمایی و ۲۸۵ تن اکسیژن ارائه کرد.