加速减碳为天然气发电创造新机遇

发布时间：2021年6月21日

    最新统计数据显示，尽管近两年来，全球因新冠肺炎疫情而出现大范围停工停产，但二氧化碳的排放量却并没有随之明显减少。今年，全球二氧化碳浓度的平均值已经达到了有史以来的最高值。加快碳减排行动迫在眉睫。作为相对清洁的发电模式，天然气发电也因此迎来了发展的新机遇。

　　基于数十年来对低碳发展的承诺，燃机制造巨头GE近日发布能源转型白皮书《加速可再生能源和天然气发电增长，及时有效应对气候变化》（以下简称“白皮书”）表示，加速部署“可再生能源+天然气发电”、持续探索混合燃氢等燃气轮机的低碳化技术，可以帮助全球改变气候变化的轨迹，减少碳排放，实现低碳发展，有效应对气候变化。

　　全球低碳转型：

　　天然气发电的新机遇

　　去年以来，包括中国在内的世界多国陆续提出了各自的低碳发展目标，大大推动了全球的低碳化转型进程。这不仅为风能、太阳能等可再生能源带来了更广阔的发展空间，同时也为天然气这一相对清洁且广泛应用的能源创造了新的发展机遇。

　　根据国际能源署此前发布的报告，预计2019年至2025年期间，全球仅液化天然气的贸易量就将增长21%，达到5850亿立方米。

　　GE燃气发电服务中国区总经理许欣表示：“当前低碳化发展的大趋势对于天然气发电而言并非压力，反而恰恰是一个机遇。有统计数据显示，电力行业的碳排放量占到全球二氧化碳排放总量的40%以上，天然气发电作为相对清洁的发电形式，将是电力领域实现低碳转型的有效且快速的重要手段。”

　　一方面，随着越来越多的可再生能源电力并入电网，需要有强有力的“后盾”帮助电网调峰，而天然气发电不仅相对排放量低，响应速度也更快，作为调峰电源有很大的发展空间。

　　其次，由于煤电排放量较高，全球各国都在寻求减少煤电使用，采用气电替代煤电成为一条重要的低碳过渡路径，这为天然气发电的更广泛应用提供了机会。

　　另一方面，随着技术的不断创新发展，逐步在燃气电厂中混合燃烧氢气将成为燃气电厂自身清洁化的一个途径，这将大大减少燃气电厂的碳排放，并最终实现零排放。

　　不过，许欣同时表示，目前，天然气发电也存在一定的挑战。行业仍需要更多具有延续性、连贯性、可执行性的支持政策，建立灵活、可靠的市场结构，更多采用先进技术进一步降低碳排放量。

　　低碳排的“超强组合”：

　　可再生能源+气电

　　GE在白皮书中指出，近年来，随着技术的不断发展，风能、太阳能等可再生能源发电装机节节攀升，发电成本也快速下降，考虑到可再生能源发电的波动性，GE相信，加速可再生能源和天然气发电的战略性部署可改变气候变化的轨迹，从而快速地实现大幅度减排。

　　“天然气发电在电力行业低碳化发展的过程中将发挥至关重要的作用。”GE燃气发电集团发电服务部技术总监阎福华表示，“天然气发电具有灵活、可调度、可负担、二氧化碳排放量较低等诸多优点，同时，还可以很好地与风电、光伏、储能等进行互补。”

　　许欣指出：“可再生能源+天然气发电的模式，可以成为实现低碳排发电的‘超强组合’。天然气发电不仅调度灵活，而且度电二氧化碳排放量不到燃煤发电的50%。不仅如此，在土地使用方面，对于寸土寸金的负荷中心，天然气发电相比煤电所需的土地空间大为减少，从而使燃气发电厂可以更靠近需求中心部署，并且可以减少对输电基础设施的投资。”

　　有鉴于此，GE已经为其燃气发电业务制定了清晰的低碳及零碳排放技术路线图。第一阶段，采用天然气发电取代煤电，依靠现有的技术可以做到碳减排45%。第二阶段，采用GE最先进的HA级机组，实现极高的联合循环发电效率，从而助力减排。目前7HA最高可以实现超过63%的联合循环发电效率，9HA.02可以实现超过64%的联合循环发电效率，在此情况下，可以减排60%。第三阶段，如果采用最新的HA级联合循环，加上混合50%的氢气，可以进一步把碳排放量降低69%。第四阶段，采用高效率的HA级机组联合循环，再加上碳捕捉技术，可以做到减碳97%。第五阶段，采用高效率的HA燃机烧100%氢气，可以实现零碳排放。

　　许欣表示，GE还在核心主营业务上不断推进数字化技术的应用。“因为数字化技术和电网、电厂组合起来，既能够有一定的经济效益，也能够为减排做出贡献。GE的终极目标是采用HA级燃机、百分之百燃烧氢气，从而最终实现零碳排。”

　　低碳化的重要途径：

　　混合燃氢技术

　　随着全球“脱碳”进程的加速，近年来，氢燃料越来越受到行业的青睐。GE在燃气轮机混合燃氢方面也已经先行一步，进行了大量研究和实践。在中国的钢厂、化工厂，GE已经有十几台燃烧高比例氢燃料的燃机在运行。

　　GE燃气发电中国区新机业务总经理黄捷指出，天然气发电结合燃氢已经被证实是一种可行的商业模式。“相比纯氢发电，天然气混合氢气燃烧发电成本可控，现阶段具有一定的竞争优势。”

　　目前，GE已经能够提供经验丰富的混合燃氢和低热值燃料的燃气轮机系列产品。“GE的微孔预混燃烧技术可以提升燃料与空气混合的均匀性，从设计上保证了燃气轮机50%的烧氢能力。”阎福华表示。“GE最先进的HA级燃气轮机可实现50%的氢气混合燃烧比例。”

　　当前，GE已经投入商业运行的燃氢机组分为三类，一类是高比例氢燃料运行的机组。GE在韩国服役的一台6B燃机，已经运行超过20年，氢燃料体积占比达70%-95%。第二类是天然气为主、混掺部分氢气的机组。GE有4台位于美国的7F燃机，燃料中的掺氢比例为5%。第三类是百分之百燃烧氢气的燃气轮机机组，这也是GE燃机未来的技术发展方向。GE在美国稳步推进的Long Ridge Energy项目，是其全球首个HA燃机烧氢示范项目，在新的7HA.02机组上实现掺氢燃烧，计划在2030年实现100%烧氢运行。

　　黄捷表示，天然气发电正在迎来全新的发展机遇，混合燃氢技术将在此过程中发挥重要作用，更多助力天然气发电的低碳化进程。