《中国推出高容量氢气燃气轮机以优化清洁能源利用》

  • 来源专题:能源情报网监测服务平台
  • 编译者: 郭楷模
  • 发布时间:2024-12-27
  • 中国新能源设备公司近日宣布,全球首台30兆瓦级纯氢燃气轮机点火成功,为可再生能源的存储和利用提供了关键解决方案。

    该燃气轮机,被命名为木星一号(Jupiter I),是世界上单机功率最大的纯氢发电机,能够在需求高峰期将储罐中的氢气转换回电能。据明阳集团介绍,这一创新技术解决了可再生能源在非高峰时段大量浪费的问题,通过电转氢再转电的无碳过程,实现了能源的高效利用。

    明阳氢燃气轮机科技总经理王永志表示,虽然氢气发电过程环保,但转换效率和速度在需求高峰期存在挑战,凸显了对大容量燃气轮机的需求。工程团队通过3D打印技术,成功制造了一体化燃烧室喷嘴,解决了氢燃烧中的回火、振荡和氮氧化物排放量高等关键技术问题。

    木星一号燃气轮机一小时可使用3万多立方米氢气,按年计算,相当于将5亿度电以氢气形式储存起来发电。这一创新不仅解决了风电、太阳能发电项目的电力浪费问题,还突破了氢气存储、运输等限制,对于解决中国西部沙漠、戈壁、荒地等清洁能源项目的弃电问题具有重要意义。

    随着中国承诺到2030年二氧化碳排放量达到峰值,到2060年实现碳中和,纯氢燃气轮机在可再生能源系统中的作用日益凸显。据悉,中国可再生能源装机已占全国总发电量的50%以上,这一新发明不仅在中国拥有广阔的市场前景,还将在全球清洁能源资源丰富的地区发挥重要作用。

  • 原文来源:https://www.wedoany.com/zh-cn/shortnews/VO1yXVO0.html
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    • 近日,国家电投荆门绿动电厂在运燃机实现15%掺氢燃烧改造和商业运行,这是我国首次在重型燃机商业机组上实施掺氢燃烧改造试验和科研攻关,该项目成为全球首个在天然气商业机组中进行掺氢燃烧的联合循环、热电联供示范项目。 全球多家燃机厂商已开始探索传统燃气轮机掺氢技术,并取得初步发展。业内人士认为,可再生能源的规模化发展以及气电行业的减排需求,将会促进燃气轮机“掺氢”技术发展,作为大规模氢燃料发电的关键设备,掺氢燃气轮机将迎来巨大的发展空间。 ■多国探路燃机“掺氢” 在现役天然气机组中增加氢燃料来源,不仅能够有效节约天然气用量,保证冬季供暖安全稳定,还能显著降碳。根据国家电投的数据,荆门一台54兆瓦的燃机,掺氢30%后,每年可减少二氧化碳排放1.8万吨以上。 事实上,在全球碳减排大势下,天然气的化石能源的属性使得传统天然气发电用大型燃机市场不断萎缩,全球各大燃机厂商找到新的市场立足点。 近年来,日本三菱日立、美国通用电气、德国西门子能源和意大利安萨尔多能源公司等国际主要燃机厂商,均针对氢燃料燃机推出了相应的发展计划,开启了掺氢燃料甚至是纯氢燃料燃机的研究、开发及示范应用工作,为电力行业深度脱碳奠定了技术基础。三菱日立动力系统公司2018年开展了大型氢燃料燃机测试,氢气含量30%的氢燃料测试结果表明,新开发的专有燃烧器可以实现混氢燃料的稳定燃烧,与纯天然气发电相比可减少10%的二氧化碳排放,联合循环发电效率高于63%。 与三菱日立动力系统公司相似,西门子能源也致力于提高燃气轮机的燃氢能力。2019年,西门子能源承诺,将在2030年前实现100%燃氢燃气轮机,并且涵盖从小功率到重型燃气轮机的所有产品组合。 ■安全问题受关注 传统的天然气燃气轮机掺入氢气,意味着燃机设备对氢的适应性与掺氢后的安全性均面临挑战。 一位天然气掺氢领域业内专家告诉记者,氢燃料的火焰温度比天然气高出近300摄氏度,着火延迟时间比天然气低三倍以上。当燃料中的掺氢比例较高,燃料反应性会发生变化,造成火焰向上移动、燃烧时间过盈等问题,增加氮氧化物排放,并可能使燃烧室超温过热。因此,需要对燃烧室的使用稳定性及废气排放进行测试,重新设计或优化传统燃烧室或燃烧系统。 上述业内人士介绍称,与甲烷相比,氢气具有更高的扩散系数、更低的点火能量以及更宽的爆炸极限,因此一些天然气燃机的常规辅助系统,如通风、气体泄漏检测、管道裂纹检测系统等,对于燃氢燃机的安全使用具有更为重要的意义,需要引起重视。 使用氢燃料还面临着与整体安全相关的操作风险。“氢火焰的亮度很低,肉眼难以发现,需要专门的氢火焰检测系统;其次,氢气具有比其他气体更强的渗透性,可能不适用于原天然气输送采用的传统密封系统;另外,氢气比甲烷更易燃易爆,相比甲烷而言,氢气的爆炸极限范围宽的多。因此,氢气泄漏会增加安全风险,需要考虑改变操作程序以及防爆危险区域划分等问题。”上述业内人士指出。 ■经济性待提升 “以氢为连接枢纽,燃气轮机与新能源可发挥良好的互补和协同作用,由它们组成的混合发电系统具有更好的灵活性和稳定性,同时也能为纯氢燃气轮机发电产业奠定技术基础。”上述专家表示,目前,受制氢成本、能源转换效率等多重因素影响,氢燃气轮机发电面临经济性偏低问题。我国目前电解水制氢的成本较高,约为1.8-3.6元/立方米。不过伴随新能源发电占比的持续提升,预计2025年之后,电解水制氢的成本可降至1.35元/立方米以下。 集中式发电效率较低也制约着氢燃料发电的经济性。有业内人士直言,在我国风电和光伏装机容量还未远超化石能源的情况下,通过可再生能源生产的“绿氢”仍主要供应给交通、工业等领域使用,在集中式氢燃料发电方面将会进展缓慢。虽然将陆续推出混氢或纯氢燃料燃机发电示范项目,但在可再生能源尚未实现更大规模发展情况下,“电-氢-电”这一转化过程降低了能源整体利用效率,如不解决上述问题,将很难得到广泛应用。
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    • 8月8日,集团北控公司与明阳智能控股子公司明阳氢燃协同共建的全国首台套30兆瓦级纯氢燃气轮机氢储能示范工程正式开工建设,标志着集团在燃气轮机纯氢发电及长时储能技术工程化落地领域迈出里程碑式关键一步。 该项目是深能鄂托克旗505兆瓦风光制氢合成绿氨项目的配套工程,是目前全球首个进入工程实施阶段的30兆瓦级纯氢燃气轮机项目,项目投产后将构建起“绿电制绿氢,绿氢再发电”的“电-氢-电”能源转化模式。 项目将充分利用风电、光伏波动性可再生能源电解水制取绿氢,通过30兆瓦级纯氢燃气轮机,将储存的氢气转化为稳定的零碳电力,实现“绿氢制备、规模储存、高效发电、化工合成”的系统集成,更好地打通氢能全产业链协同发展路径,促进上下游技术协同创新,为大规模氢能应用提供示范和支撑。 据了解,随着技术成熟度提升与成本优化,纯氢燃气轮机有望在全国范围内规模化应用,成为新型电力系统的关键灵活性调节资源,为我国“双碳”目标实现提供新的技术保障,同时推动能源转型进入新纪元。 北控公司将以“开工即决战,起步即冲刺”的奋进姿态,全速推进项目建设,以科学组织为纲、精细管理为要,严守安全底线、锻造品质标杆,助力集团氢能全产业链协同发展,构建绿氢制备、储运、发电的完整产业生态,为集团布局新业态和高质量发展交上一份满意的答卷。