最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，盡管近兩年來，全球因新冠肺炎疫情而出現(xiàn)大范圍停工停產(chǎn)，但二氧化碳的排放量卻并沒有隨之明顯減少。今年，全球二氧化碳濃度的平均值已經(jīng)達到了有史以來的最高值。加快碳減排行動迫在眉睫。作為相對清潔的發(fā)電模式，天然氣發(fā)電也因此迎來了發(fā)展的新機遇。
基于數(shù)十年來對低碳發(fā)展的承諾，燃機制造巨頭GE近日發(fā)布能源轉型白皮書《加速可再生能源和天然氣發(fā)電增長，及時有效應對氣候變化》(以下簡稱“白皮書”)表示，加速部署“可再生能源+天然氣發(fā)電”、持續(xù)探索混合燃氫等燃氣輪機的低碳化技術，可以幫助全球改變氣候變化的軌跡，減少碳排放，實現(xiàn)低碳發(fā)展，有效應對氣候變化。
全球低碳轉型：
天然氣發(fā)電的新機遇
去年以來，包括中國在內(nèi)的世界多國陸續(xù)提出了各自的低碳發(fā)展目標，大大推動了全球的低碳化轉型進程。這不僅為風能、太陽能等可再生能源帶來了更廣闊的發(fā)展空間，同時也為天然氣這一相對清潔且廣泛應用的能源創(chuàng)造了新的發(fā)展機遇。
根據(jù)國際能源署此前發(fā)布的報告，預計2019年至2025年期間，全球僅液化天然氣的貿(mào)易量就將增長21%，達到5850億立方米。
GE燃氣發(fā)電服務中國區(qū)總經(jīng)理許欣表示：“當前低碳化發(fā)展的大趨勢對于天然氣發(fā)電而言并非壓力，反而恰恰是一個機遇。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，電力行業(yè)的碳排放量占到全球二氧化碳排放總量的40%以上，天然氣發(fā)電作為相對清潔的發(fā)電形式，將是電力領域實現(xiàn)低碳轉型的有效且快速的重要手段。”
一方面，隨著越來越多的可再生能源電力并入電網(wǎng)，需要有強有力的“后盾”幫助電網(wǎng)調(diào)峰，而天然氣發(fā)電不僅相對排放量低，響應速度也更快，作為調(diào)峰電源有很大的發(fā)展空間。
其次，由于煤電排放量較高，全球各國都在尋求減少煤電使用，采用氣電替代煤電成為一條重要的低碳過渡路徑，這為天然氣發(fā)電的更廣泛應用提供了機會。
另一方面，隨著技術的不斷創(chuàng)新發(fā)展，逐步在燃氣電廠中混合燃燒氫氣將成為燃氣電廠自身清潔化的一個途徑，這將大大減少燃氣電廠的碳排放，并最終實現(xiàn)零排放。
不過，許欣同時表示，目前，天然氣發(fā)電也存在一定的挑戰(zhàn)。行業(yè)仍需要更多具有延續(xù)性、連貫性、可執(zhí)行性的支持政策，建立靈活、可靠的市場結構，更多采用先進技術進一步降低碳排放量。
低碳排的“超強組合”：
可再生能源+氣電
GE在白皮書中指出，近年來，隨著技術的不斷發(fā)展，風能、太陽能等可再生能源發(fā)電裝機節(jié)節(jié)攀升，發(fā)電成本也快速下降，考慮到可再生能源發(fā)電的波動性，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，從而快速地實現(xiàn)大幅度減排。
“天然氣發(fā)電在電力行業(yè)低碳化發(fā)展的過程中將發(fā)揮至關重要的作用。”GE燃氣發(fā)電集團發(fā)電服務部技術總監(jiān)閻福華表示，“天然氣發(fā)電具有靈活、可調(diào)度、可負擔、二氧化碳排放量較低等諸多優(yōu)點，同時，還可以很好地與風電、光伏、儲能等進行互補。”
許欣指出：“可再生能源+天然氣發(fā)電的模式，可以成為實現(xiàn)低碳排發(fā)電的‘超強組合’。天然氣發(fā)電不僅調(diào)度靈活，而且度電二氧化碳排放量不到燃煤發(fā)電的50%。不僅如此，在土地使用方面，對于寸土寸金的負荷中心，天然氣發(fā)電相比煤電所需的土地空間大為減少，從而使燃氣發(fā)電廠可以更靠近需求中心部署，并且可以減少對輸電基礎設施的投資。”
有鑒于此，GE已經(jīng)為其燃氣發(fā)電業(yè)務制定了清晰的低碳及零碳排放技術路線圖。第一階段，采用天然氣發(fā)電取代煤電，依靠現(xiàn)有的技術可以做到碳減排45%。第二階段，采用GE最先進的HA級機組，實現(xiàn)極高的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率，從而助力減排。目前7HA最高可以實現(xiàn)超過63%的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率，9HA.02可以實現(xiàn)超過64%的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率，在此情況下，可以減排60%。第三階段，如果采用最新的HA級聯(lián)合循環(huán)，加上混合50%的氫氣，可以進一步把碳排放量降低69%。第四階段，采用高效率的HA級機組聯(lián)合循環(huán)，再加上碳捕捉技術，可以做到減碳97%。第五階段，采用高效率的HA燃機燒100%氫氣，可以實現(xiàn)零碳排放。
許欣表示，GE還在核心主營業(yè)務上不斷推進數(shù)字化技術的應用。“因為數(shù)字化技術和電網(wǎng)、電廠組合起來，既能夠有一定的經(jīng)濟效益，也能夠為減排做出貢獻。GE的終極目標是采用HA級燃機、百分之百燃燒氫氣，從而最終實現(xiàn)零碳排。”
低碳化的重要途徑：
混合燃氫技術
隨著全球“脫碳”進程的加速，近年來，氫燃料越來越受到行業(yè)的青睞。GE在燃氣輪機混合燃氫方面也已經(jīng)先行一步，進行了大量研究和實踐。在中國的鋼廠、化工廠，GE已經(jīng)有十幾臺燃燒高比例氫燃料的燃機在運行。
GE燃氣發(fā)電中國區(qū)新機業(yè)務總經(jīng)理黃捷指出，天然氣發(fā)電結合燃氫已經(jīng)被證實是一種可行的商業(yè)模式。“相比純氫發(fā)電，天然氣混合氫氣燃燒發(fā)電成本可控，現(xiàn)階段具有一定的競爭優(yōu)勢。”
目前，GE已經(jīng)能夠提供經(jīng)驗豐富的混合燃氫和低熱值燃料的燃氣輪機系列產(chǎn)品。“GE的微孔預混燃燒技術可以提升燃料與空氣混合的均勻性，從設計上保證了燃氣輪機50%的燒氫能力。”閻福華表示。“GE最先進的HA級燃氣輪機可實現(xiàn)50%的氫氣混合燃燒比例。”
當前，GE已經(jīng)投入商業(yè)運行的燃氫機組分為三類，一類是高比例氫燃料運行的機組。GE在韓國服役的一臺6B燃機，已經(jīng)運行超過20年，氫燃料體積占比達70%-95%。第二類是天然氣為主、混摻部分氫氣的機組。GE有4臺位于美國的7F燃機，燃料中的摻氫比例為5%。第三類是百分之百燃燒氫氣的燃氣輪機機組，這也是GE燃機未來的技術發(fā)展方向。GE在美國穩(wěn)步推進的LongRidgeEnergy項目，是其全球首個HA燃機燒氫示范項目，在新的7HA.02機組上實現(xiàn)摻氫燃燒，計劃在2030年實現(xiàn)100%燒氫運行。
黃捷表示，天然氣發(fā)電正在迎來全新的發(fā)展機遇，混合燃氫技術將在此過程中發(fā)揮重要作用，更多助力天然氣發(fā)電的低碳化進程。
