氫混合燃料技術(shù)為天然氣綠電添動(dòng)力
基于數(shù)十年來(lái)對(duì)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(zhǎng),及時(shí)有效應(yīng)對(duì)氣候變化》（簡(jiǎn)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?xì)廨啓C(jī)低碳化技術(shù)，以更有效、更快實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化。
“雙碳”目標(biāo)下天然氣發(fā)電機(jī)遇挑戰(zhàn)并存
去年，我國(guó)鄭重提出“雙碳”目標(biāo)。今年3月30日，國(guó)新辦舉行中國(guó)可再生能源發(fā)展有關(guān)情況發(fā)布會(huì)，又提出加快實(shí)施能源領(lǐng)域碳達(dá)峰行動(dòng)，大力推動(dòng)新時(shí)代可再生能源大規(guī)模、高比例、高質(zhì)量、市場(chǎng)化發(fā)展，為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系提供堅(jiān)強(qiáng)保障。這也就意味著在將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，可再生能源在電力市場(chǎng)會(huì)有很大的發(fā)展，中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以及電力結(jié)構(gòu)會(huì)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(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比持續(xù)提升。中石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院發(fā)布的《2050年世界與中國(guó)能源展望》給出的預(yù)計(jì)顯示，在中國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)下，到“十四五”規(guī)劃期結(jié)束時(shí)，電力領(lǐng)域的天然氣消費(fèi)量將增長(zhǎng)40%~50%，達(dá)到750~800億立方米/年；中國(guó)天然氣發(fā)電裝機(jī)容量將新增0.4億~0.5億千瓦，達(dá)到1.4億~1.5億千瓦，比當(dāng)前水平增加50%。
GE燃?xì)獍l(fā)電集團(tuán)中國(guó)區(qū)新機(jī)業(yè)務(wù)總經(jīng)理黃捷表示：“未來(lái)十年，天然氣發(fā)電將迎來(lái)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(fù)擔(dān)、可靠且二氧化碳排放量較低的電能。不過(guò)目前天然氣發(fā)電還是存在政策和技術(shù)兩方面挑戰(zhàn)。”
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(chǎng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步理順氣價(jià)、電價(jià)等方面的關(guān)系；在技術(shù)方面，還需要進(jìn)一步利用先進(jìn)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(lái)過(guò)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(shí)現(xiàn)大幅度減排；同時(shí)精益改進(jìn)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(fù)擔(dān)的基本負(fù)荷電力，然后根據(jù)需要過(guò)渡到周期運(yùn)行或調(diào)峰運(yùn)行，以適應(yīng)未來(lái)可再生能源的增長(zhǎng)，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(jìn)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(yuǎn)低于燃煤發(fā)電機(jī)組?！盙E燃?xì)獍l(fā)電集團(tuán)發(fā)電服務(wù)部技術(shù)總監(jiān)閻福華說(shuō)。
不僅如此，在土地使用方面，對(duì)于寸土寸金的負(fù)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?xì)獍l(fā)電廠可以更靠近需求中心部署，并且可以減少對(duì)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(shí)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(duì)現(xiàn)有和未來(lái)的燃?xì)怆姀S進(jìn)行脫碳?！遍惛ＨA表示。
GE也為其燃?xì)獍l(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(jìn)的HA機(jī)組，實(shí)現(xiàn)極高的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率，目前7HA最高可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)63%的發(fā)電效率，9HA.02可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)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(jí)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(jì)能力已經(jīng)達(dá)到了，可以進(jìn)一步把碳減排降低69%。第四階段，碳捕捉有了非常實(shí)際可用的案例，能夠達(dá)到90%的效率。高效率的HA級(jí)機(jī)組聯(lián)合循環(huán)，再加上碳捕捉，可以做到減碳97%。終極目標(biāo)，GE的HA燃機(jī)燃燒百分之百的氫氣，可以做到零碳。
燃?xì)錂C(jī)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(guò)7000臺(tái)GE燃機(jī)在世界各地運(yùn)行，擁有全球最大裝機(jī)量，這些燃機(jī)累計(jì)發(fā)電量超過(guò)800吉瓦，世界天然氣發(fā)電總量的一半來(lái)自于GE機(jī)組。GE是首家進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的氣電設(shè)備與服務(wù)的供應(yīng)商，在中國(guó)我們服務(wù)100多家電廠，目前有200多臺(tái)在役的機(jī)組，客戶覆蓋五大電力集團(tuán)、地方能源集團(tuán)以及工業(yè)自備電站等。GE具備充足的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)儲(chǔ)備，燃?xì)錂C(jī)組是走向低碳或零碳的重要途徑，為碳達(dá)峰、碳中和貢獻(xiàn)力量。”許欣說(shuō)。
自20世紀(jì)40年代，GE啟動(dòng)其燃?xì)廨啓C(jī)業(yè)務(wù)以來(lái)，該公司開創(chuàng)并商業(yè)化了一系列的大型和小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)。隨著全球“脫碳”運(yùn)動(dòng)的加快，氫燃料的呼聲開始越來(lái)越高，而GE在燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)浞矫嬉策M(jìn)行了大量的研究。目前，GE在氫能和低熱值燃料運(yùn)行方面提供業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)最豐富的燃?xì)廨啓C(jī)系列產(chǎn)品，其中超過(guò)75臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)在數(shù)十年的應(yīng)用中，累計(jì)運(yùn)行小時(shí)數(shù)已超過(guò)600萬(wàn)小時(shí)。
“HA級(jí)燃機(jī)已經(jīng)實(shí)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(dá)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(jì)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(yùn)行的燃?xì)錂C(jī)組分為三類，一類是高比例氫燃料運(yùn)行的機(jī)組，在韓國(guó)服役的一臺(tái)燒高氫燃料的6B燃機(jī)，有著超過(guò)20年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，氫占燃料比例在70%~95%。第二類是天然氣與氫氣摻混機(jī)組，4臺(tái)位于美國(guó)的GE 7F燃機(jī)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?xì)浼夹g(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，美國(guó)Long Ridge Energy項(xiàng)目在新的7HA.02機(jī)組上實(shí)現(xiàn)摻氫燃燒，計(jì)劃在下個(gè)十年里把燒氫能力提高至100%。
“GE在中國(guó)的鋼廠、化工廠已經(jīng)有十幾臺(tái)燃燒含高氫燃料的燃機(jī)在運(yùn)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(jī)所利用。實(shí)際上，天然氣發(fā)電結(jié)合燃?xì)湟呀?jīng)被證實(shí)是一種可行的商業(yè)模式?！秉S捷總結(jié)說(shuō)。
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