“混氫”助推氣電清潔化“更上一層樓”

來源：中國能源網(wǎng)

近年來，燃氣輪機發(fā)電因其相對較低的二氧化碳、污染物排放水平，以及快速響應能力，在替代煤電、為可再生能源發(fā)電調峰中發(fā)揮了重要作用。而隨著氫能在全球廣受歡迎和關注，在天然氣中混摻氫氣用于發(fā)電正在成為一股新的“潮流”，推動燃機發(fā)電向更清潔化邁進。

“混氫”漸成新趨勢

瑞士行業(yè)研究機構SS&A電力研究所近日在電力公司、設備供應商、油氣公司等相關企業(yè)中發(fā)起的一項調查顯示，業(yè)界目前對于天然氣電廠混合氫氣作為發(fā)電原料十分關注。有59%的受訪企業(yè)認為，氫能將在未來的能源結構中占有重要位置；62%的受訪企業(yè)表示，將持續(xù)關注及參與燃氣發(fā)電中混摻氫氣的技術和設備研發(fā)。

與此同時，荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，歐洲多國為實現(xiàn)氣候目標，正在將氫氣視為聯(lián)合循環(huán)電廠的潛在燃料，用于替代原有的純天然氣發(fā)電，從而為各國的碳減排、應對氣候變化作出重要貢獻。

今年10月，我國的氫氣摻入天然氣示范項目也取得了新進展。由國家電投集團燕山湖發(fā)電有限公司聯(lián)合國家電投集團科學技術研究院建設的國內(nèi)首個“綠氫”摻入天然氣輸送應用示范項目，將可再生能源電解水制取的“綠氫”與天然氣摻混后供燃氣鍋爐使用，已按10%的摻氫比例安全運行一年。

減排效果顯著

事實上，業(yè)界對于燃氣電廠混合氫氣作為燃料的關注，主要源自其更為顯著的減排效果。根據(jù)氣電設備供應商通用電氣（GE）的測算，在現(xiàn)有技術下，采用天然氣替代煤炭發(fā)電，可以減少45%的碳排放量；如果采用高效的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，以GE的9HA.02燃氣機組為例，可以實現(xiàn)60%的碳減排；而如果在HA級聯(lián)合循環(huán)機組中采用天然氣“混摻”50%氫氣燃燒，則可以將碳排放量進一步降低69%。

據(jù)GE燃氣發(fā)電服務中國區(qū)總經(jīng)理許欣介紹，GE燃氣輪機使用氫氣等低熱值燃料運行已超過30年，在此期間，全球已有超過100臺GE燃氫及低熱值燃料機組在運行，累計運行小時數(shù)超過800萬小時。在中國，GE也已經(jīng)有十幾臺燃燒高比例氫燃料的燃機在鋼廠、化工廠等運行。GE計劃在2030年前，將旗下最先進的HA級燃機的燃氫能力提高到百分之百，這也是GE燃氣輪機技術發(fā)展的一個重要方向。

“眾所周知，在所有化石燃料中，燃氣輪機發(fā)電機組的二氧化碳排放量最低，且具備更低的污染物排放水平，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃煤發(fā)電的理想選擇。”許欣表示，“在國內(nèi)可再生能源大規(guī)模發(fā)展和成本快速下降的背景下，可再生能源制氫有助于提高可再生能源利用率，產(chǎn)生的氫可用于燃氣輪機發(fā)電，又能和可再生能源產(chǎn)生的間歇性電力形成互補，由此，燃氣電廠也有望最終實現(xiàn)零碳發(fā)電。這也代表著未來清潔低碳能源發(fā)展的新趨勢。100%燃氫的燃氣輪機將是未來電力系統(tǒng)的重要支撐。”

技術創(chuàng)新仍有提升空間

不過，根據(jù)代爾夫特理工大學的研究，現(xiàn)階段，在燃氣輪機中“混摻”氫氣作為燃料也還存在一定的挑戰(zhàn)。比如，由于氫氣與天然氣具有不同特性，對燃燒設備、工藝等都有不同的要求，需要現(xiàn)有的燃氣發(fā)電廠根據(jù)實際情況進行適當調整。另外，目前，氫氣的生產(chǎn)成本仍然偏高，在一定程度上影響了燃氣發(fā)電“混摻”氫氣的經(jīng)濟性。

對此，許欣表示，燃氣輪機“混摻”氫氣作為燃料的技術實際上已經(jīng)有多年的發(fā)展。“而氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與繁榮離不開上中下游各方的齊力推進。我們呼吁全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)共同努力，科學規(guī)劃氫能發(fā)展路徑，加大氫能產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)關鍵材料和關鍵技術的研發(fā)，實現(xiàn)技術自主可控，大幅降低氫能的成本，從而不斷提升氫能在終端能源消費中的占比。”