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“混氢”助推气电清洁化“更上一层楼”
发布时间: 2021-11-24

来源:中国能源网

近年来,燃气轮机发电因其相对较低的二氧化碳、污染物排放水平,以及快速响应能力,在替代煤电、为可再生能源发电调峰中发挥了重要作用。而随着氢能在全球广受欢迎和关注,在天然气中混掺氢气用于发电正在成为一股新的“潮流”,推动燃机发电向更清洁化迈进。

“混氢”渐成新趋势

瑞士行业研究机构SS&A电力研究所近日在电力公司、设备供应商、油气公司等相关企业中发起的一项调查显示,业界目前对于天然气电厂混合氢气作为发电原料十分关注。有59%的受访企业认为,氢能将在未来的能源结构中占有重要位置;62%的受访企业表示,将持续关注及参与燃气发电中混掺氢气的技术和设备研发。

与此同时,荷兰代尔夫特理工大学的研究人员发现,欧洲多国为实现气候目标,正在将氢气视为联合循环电厂的潜在燃料,用于替代原有的纯天然气发电,从而为各国的碳减排、应对气候变化作出重要贡献。

今年10月,我国的氢气掺入天然气示范项目也取得了新进展。由国家电投集团燕山湖发电有限公司联合国家电投集团科学技术研究院建设的国内首个“绿氢”掺入天然气输送应用示范项目,将可再生能源电解水制取的“绿氢”与天然气掺混后供燃气锅炉使用,已按10%的掺氢比例安全运行一年。

减排效果显著

事实上,业界对于燃气电厂混合氢气作为燃料的关注,主要源自其更为显著的减排效果。根据气电设备供应商通用电气(GE)的测算,在现有技术下,采用天然气替代煤炭发电,可以减少45%的碳排放量;如果采用高效的联合循环发电机组,以GE的9HA.02燃气机组为例,可以实现60%的碳减排;而如果在HA级联合循环机组中采用天然气“混掺”50%氢气燃烧,则可以将碳排放量进一步降低69%。

据GE燃气发电服务中国区总经理许欣介绍,GE燃气轮机使用氢气等低热值燃料运行已超过30年,在此期间,全球已有超过100台GE燃氢及低热值燃料机组在运行,累计运行小时数超过800万小时。在中国,GE也已经有十几台燃烧高比例氢燃料的燃机在钢厂、化工厂等运行。GE计划在2030年前,将旗下最先进的HA级燃机的燃氢能力提高到百分之百,这也是GE燃气轮机技术发展的一个重要方向。

“众所周知,在所有化石燃料中,燃气轮机发电机组的二氧化碳排放量最低,且具备更低的污染物排放水平,是代替传统燃煤发电的理想选择。”许欣表示,“在国内可再生能源大规模发展和成本快速下降的背景下,可再生能源制氢有助于提高可再生能源利用率,产生的氢可用于燃气轮机发电,又能和可再生能源产生的间歇性电力形成互补,由此,燃气电厂也有望最终实现零碳发电。这也代表着未来清洁低碳能源发展的新趋势。100%燃氢的燃气轮机将是未来电力系统的重要支撑。”

技术创新仍有提升空间

不过,根据代尔夫特理工大学的研究,现阶段,在燃气轮机中“混掺”氢气作为燃料也还存在一定的挑战。比如,由于氢气与天然气具有不同特性,对燃烧设备、工艺等都有不同的要求,需要现有的燃气发电厂根据实际情况进行适当调整。另外,目前,氢气的生产成本仍然偏高,在一定程度上影响了燃气发电“混掺”氢气的经济性。

对此,许欣表示,燃气轮机“混掺”氢气作为燃料的技术实际上已经有多年的发展。“而氢能产业的发展与繁荣离不开上中下游各方的齐力推进。我们呼吁全产业链企业共同努力,科学规划氢能发展路径,加大氢能产业链各个环节关键材料和关键技术的研发,实现技术自主可控,大幅降低氢能的成本,从而不断提升氢能在终端能源消费中的占比。”

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