氫混合燃料技術(shù)為天然氣綠電添動力
基于數(shù)十年來對低碳發(fā)展的承諾，GE近日發(fā)布了能源轉(zhuǎn)型白皮書《加速可再生能源和天然氣發(fā)電增長,及時有效應(yīng)對氣候變化》（簡稱“白皮書”），呼吁加快部署可再生能源和天然氣發(fā)電，二者聯(lián)合部署將是短期內(nèi)減少碳排放的最有效途徑。GE也將持續(xù)探索氫能及碳捕獲技術(shù)等燃氣輪機低碳化技術(shù)，以更有效、更快實現(xiàn)低碳發(fā)展，應(yīng)對氣候變化。
“雙碳”目標下天然氣發(fā)電機遇挑戰(zhàn)并存
去年，我國鄭重提出“雙碳”目標。今年3月30日，國新辦舉行中國可再生能源發(fā)展有關(guān)情況發(fā)布會，又提出加快實施能源領(lǐng)域碳達峰行動，大力推動新時代可再生能源大規(guī)模、高比例、高質(zhì)量、市場化發(fā)展，為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系提供堅強保障。這也就意味著在將來很長一段時間內(nèi)，可再生能源在電力市場會有很大的發(fā)展，中國的能源結(jié)構(gòu)以及電力結(jié)構(gòu)會有一系列大的變化與改革。
天然氣作為清潔且應(yīng)用廣泛的能源，需求潛力十分巨大，在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的占比持續(xù)提升。中石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院發(fā)布的《2050年世界與中國能源展望》給出的預(yù)計顯示，在中國能源低碳轉(zhuǎn)型的趨勢下，到“十四五”規(guī)劃期結(jié)束時，電力領(lǐng)域的天然氣消費量將增長40%~50%，達到750~800億立方米/年；中國天然氣發(fā)電裝機容量將新增0.4億~0.5億千瓦，達到1.4億~1.5億千瓦，比當前水平增加50%。
GE燃氣發(fā)電集團中國區(qū)新機業(yè)務(wù)總經(jīng)理黃捷表示：“未來十年，天然氣發(fā)電將迎來黃金發(fā)展期，天然氣將發(fā)揮至關(guān)重要的作用，提供靈活、可調(diào)度、可負擔、可靠且二氧化碳排放量較低的電能。不過目前天然氣發(fā)電還是存在政策和技術(shù)兩方面挑戰(zhàn)?！?/p>
在政策方面，應(yīng)提升行業(yè)相關(guān)政策的延續(xù)性、連貫性、可執(zhí)行性，建立重視能源、靈活性和可靠性的市場結(jié)構(gòu)，進一步理順氣價、電價等方面的關(guān)系；在技術(shù)方面，還需要進一步利用先進技術(shù)降低碳排放，煤改氣也成為減少排碳放量的潛在途徑。
天然氣發(fā)電加速向低碳未來過渡
GE發(fā)布的白皮書中表示，GE相信加速可再生能源和天然氣發(fā)電的戰(zhàn)略性部署可改變氣候變化的軌跡，從而快速地實現(xiàn)大幅度減排；同時精益改進低碳或接近零碳發(fā)電的技術(shù)?！疤烊粴獍l(fā)電可以在發(fā)展中和高速發(fā)展地區(qū)提供可負擔的基本負荷電力，然后根據(jù)需要過渡到周期運行或調(diào)峰運行，以適應(yīng)未來可再生能源的增長，并且其度電二氧化碳排放量不到燃煤發(fā)電的50％?！痹S欣表示。
“相比而言，GE最先進的9HA.02聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率64%，折合發(fā)電煤耗為192克，遠低于燃煤發(fā)電機組?！盙E燃氣發(fā)電集團發(fā)電服務(wù)部技術(shù)總監(jiān)閻福華說。
不僅如此，在土地使用方面，對于寸土寸金的負荷中心，天然氣發(fā)電相比煤電所需的土地空間大為減少，從而使燃氣發(fā)電廠可以更靠近需求中心部署，并且可以減少對輸電基礎(chǔ)設(shè)施的投資。
“目前，在走向低碳或零碳排放技術(shù)路線中，氫以及碳的捕獲或封存是實現(xiàn)低碳或零碳發(fā)電的可行途徑。碳捕獲或使用氫作為燃料是目前可行的方法，可以對現(xiàn)有和未來的燃氣電廠進行脫碳?！遍惛ＨA表示。
GE也為其燃氣發(fā)電業(yè)務(wù)制定了清晰的低碳或零碳排放技術(shù)路線圖。即第一階段，天然氣取代煤電，在現(xiàn)有的技術(shù)上可以做到碳減排45%。第二階段，采用GE最先進的HA機組，實現(xiàn)極高的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率，目前7HA最高可以實現(xiàn)超過63%的發(fā)電效率，9HA.02可以實現(xiàn)超過64%的發(fā)電效率。如果這種情況下，可以減排60%。第三階段，如果采用最新的HA級聯(lián)合循環(huán)，天然氣摻50%的氫氣燃燒，目前GE的產(chǎn)品設(shè)計能力已經(jīng)達到了，可以進一步把碳減排降低69%。第四階段，碳捕捉有了非常實際可用的案例，能夠達到90%的效率。高效率的HA級機組聯(lián)合循環(huán)，再加上碳捕捉，可以做到減碳97%。終極目標，GE的HA燃機燃燒百分之百的氫氣，可以做到零碳。
燃氫機組是走向低碳或零碳的重要途徑
“GE作為擁有百年發(fā)展歷史的企業(yè)，目前已經(jīng)超過7000臺GE燃機在世界各地運行，擁有全球最大裝機量，這些燃機累計發(fā)電量超過800吉瓦，世界天然氣發(fā)電總量的一半來自于GE機組。GE是首家進入中國市場的氣電設(shè)備與服務(wù)的供應(yīng)商，在中國我們服務(wù)100多家電廠，目前有200多臺在役的機組，客戶覆蓋五大電力集團、地方能源集團以及工業(yè)自備電站等。GE具備充足的燃氣輪機技術(shù)儲備，燃氫機組是走向低碳或零碳的重要途徑，為碳達峰、碳中和貢獻力量。”許欣說。
自20世紀40年代，GE啟動其燃氣輪機業(yè)務(wù)以來，該公司開創(chuàng)并商業(yè)化了一系列的大型和小型燃氣輪機技術(shù)。隨著全球“脫碳”運動的加快，氫燃料的呼聲開始越來越高，而GE在燃氣輪機燃氫方面也進行了大量的研究。目前，GE在氫能和低熱值燃料運行方面提供業(yè)內(nèi)經(jīng)驗最豐富的燃氣輪機系列產(chǎn)品，其中超過75臺燃氣輪機在數(shù)十年的應(yīng)用中，累計運行小時數(shù)已超過600萬小時。
“HA級燃機已經(jīng)實現(xiàn)50%氫混合燃料燃燒技術(shù)，將含量豐富的氫和天然氣結(jié)合燃燒達到低碳排放。GE的微孔預(yù)混燃燒技術(shù)可以提升燃料與空氣混合的均勻性，從設(shè)計上保證了50%的燒氫能力?！遍惛ＨA介紹。
目前，GE已經(jīng)投入商業(yè)運行的燃氫機組分為三類，一類是高比例氫燃料運行的機組，在韓國服役的一臺燒高氫燃料的6B燃機，有著超過20年運行經(jīng)驗，氫占燃料比例在70%~95%。第二類是天然氣與氫氣摻混機組，4臺位于美國的GE 7F燃機燒天然氣與氫氣摻混燃料，燃料摻氫比例為5%。第三類是應(yīng)用百分之百燃氫技術(shù)的燃氣輪機機組，美國Long Ridge Energy項目在新的7HA.02機組上實現(xiàn)摻氫燃燒，計劃在下個十年里把燒氫能力提高至100%。
“GE在中國的鋼廠、化工廠已經(jīng)有十幾臺燃燒含高氫燃料的燃機在運行。鋼廠和化工廠在一系列的化工流程或者是煉鋼流程里產(chǎn)生的氫氣，可為燃機所利用。實際上，天然氣發(fā)電結(jié)合燃氫已經(jīng)被證實是一種可行的商業(yè)模式?！秉S捷總結(jié)說。
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