氢能驱动燃气轮机走向绿色

全球首台明阳“木星一号”30MW级纯氢燃气轮机正式下线

氢能驱动燃气轮机走向绿色

　　日前，由明阳智能子公司明阳氢燃动力科技有限公司（以下简称“明阳氢燃”）自主研制推出的30MW级纯氢燃气轮机正式下线。据介绍，该款燃气轮机是全球首款30MW级纯氢燃气轮机，搭载明阳氢燃自主研发的“木星一号”纯氢燃烧室，可实现100%纯氢燃烧和零碳排放。

　　明阳氢燃创始人、总经理王永志向《中国能源报》记者表示，该款纯氢燃气轮机的顺利下线得益于明阳在技术集成方面的优势，未来明阳将成为纯氢燃气轮机这一高端装备制造的“组局者”，而新能源的引入也将使燃机这一传统设备在新型电力系统中担任新角色。

　　为传统燃气轮机换上“氢心脏”

　　王永志表示，“木星一号”最重要的创新就是为传统的燃气轮机换上了“氢心脏”。目前，国内外厂商都在积极研发掺氢、纯氢燃气轮机。“传统燃气轮机拥有较高的技术壁垒，但在纯氢燃气轮机技术方面，我们面临的机遇大于挑战。”

　　明阳氢燃燃烧总师刘潇介绍，纯氢燃气轮机面临三大关键问题：回火、热声振荡和NOx（氮氧化物）排放。当燃烧室处于严重回火自燃和燃烧不稳定状态时，不仅头部会被烧蚀，还可能造成部件或整机损坏。另外，由于氢气燃烧温度较高，易将空气中的氮气转化为NOx。“基于纯氢燃料，通过理论分析、数值仿真和试验测试等综合手段，不断优化燃烧室结构，实现纯氢燃气轮机燃烧室的低排放和高效稳定燃烧。”

　　王永志认为，纯氢燃气轮机优势明显，除了具有燃气轮机优点外，还具有不排放二氧化碳的突出优势，是理想的“零碳技术”。“木星一号”燃料拓展性强，采用模块化设计，便于更换维修，运维成本大大降低。他指向机身上两种不同的燃烧室说：“我们的产品采用最新增材制造技术，可加工结构复杂的燃烧室，产品迭代速度快。”此外，易维修、低成本，赋予了产品较高的性价比。

　　提供“风光氢储燃”解决方案

　　王永志指出，氢的利用方式多样，但经济性差一直是困扰行业的难题。利用风光发电制取绿氢，本质上是将氢作为储能介质。明阳氢燃提出的“风光氢储燃”一体化解决方案抓住氢的储能特性，有效解决储氢、运氢难题，采用就地制氢、常压储氢、就地消纳、调峰发电，使其优势最大化。“风光氢储燃”一体化解决方案作为当下新能源亟需的大规模、长周期储能方案，具有较高性价比。

　　刘潇以1GW风光氢储燃一体化方案为例进行介绍。他表示，在风电、光伏发电过剩时，利用弃电/谷电制取绿氢，利用球罐储氢可实现跨天、跨月、跨季节储能。待风力、光照较少时，再将储存的绿氢用于氢燃气轮机发电、供热，从而实现灵活性资源削峰填谷、平抑新能源并网波动、提升电网调节和安全稳定目标，加快构建新型电力系统。该方案储能时长超8小时，经测算，全投资收益率可达6%。

　　“风光氢储燃一体化解决方案将首先应用于风光新能源资源富足地区，助力绿电就地消纳。待项目示范后，可推广至峰谷价差大的地区，通过'谷电制氢、尖峰发电'模式，对现有燃机电厂进行掺氢、纯氢升级改造，可实现低碳、零碳排放。”据王永志介绍，该方案利用价格低廉的低谷电制氢，在用电高峰时，利用氢燃气轮机发电的尖峰电价实现峰谷价差套利，在削峰填谷的同时减少传统燃气轮机发电的二氧化碳排放。

　　助推“氢能+燃机”迈向新阶段

　　自“双碳”目标提出以来，我国氢能产业热度攀升，发展进入快车道。作为全球最大氢气生产国，2022年中国氢气产量3781万吨。国际氢能源委员会预测，2050年全球氢能源需求将增至目前的10倍，同时2050年全球氢能产业链产值将超过2.5万亿美元。

　　据了解，目前氢能的应用，除工业领域外，主要用于燃料电池驱动汽车，对绿氢需求有限。王永志表示，此次下线的30MW级纯氢燃气轮机，配置10组独立的“木星一号”纯氢燃烧室，能够大规模消纳绿氢，每小时最大耗氢量3.8万立方米，每年可消耗绿氢1万吨，相当于5万辆氢燃料电池乘用车年用氢量，年发电调峰近2亿千瓦时。此外，全球燃气轮机装机规模较大，占发电总装机比重近1/3，燃机行业也在寻求零碳排放方案。随着全球风电、光伏装机量快速上升，传统火电逐渐退出，如果既有的燃气轮机燃料能够逐渐向氢能等可再生能源过渡，燃机行业将可借助氢能焕发新的生机，市场前景广阔。(实习记者 杨沐岩)

　　转自：中国能源报

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