考慮到實(shí)現(xiàn)脫碳和確保能源安全的迫切需要,人們對(duì)使用氫氣發(fā)電的期望提高了,因?yàn)樗粫?huì)產(chǎn)生剩余的二氧化碳排放。本文探討了以日本氫氣燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的氫燃料發(fā)電未來。
要實(shí)現(xiàn)向脫碳的任何轉(zhuǎn)變,同時(shí)確保能源安全(這是所有社會(huì)活動(dòng)的基礎(chǔ)),關(guān)鍵是要在能源轉(zhuǎn)型部門實(shí)現(xiàn)碳中和,尤其是在二氧化碳排放占很大一部分的發(fā)電行業(yè)。
氫氣作為燃料不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳,因此有望在火力發(fā)電的脫碳過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
岸田文雄政府在2022年5月發(fā)布的《清潔能源戰(zhàn)略》中期報(bào)告中也呼吁建立氫氣供應(yīng)鏈、擴(kuò)大氫氣的使用以及促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展。
目前,火力發(fā)電占全球電力供應(yīng)的最大比重。燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)(GTCC)發(fā)電是各種類型的火力發(fā)電的一種,通過燃燒燃料來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的軸來產(chǎn)生電力。
三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries,Ltd.,MHI)旗下的電力解決方案品牌三菱動(dòng)力(Mitsubishi Power)正在推動(dòng)一種以氫為燃料發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)。三菱重工擁有全球最大的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電市場(chǎng)份額。
MORIKAWA Tomoko是Energy Transition&Power HQ燃?xì)廨啓C(jī)工程部門的首席工程經(jīng)理,她說:
“就GTCC發(fā)電而言,與傳統(tǒng)火力發(fā)電相比,由于效率更高(用更少的燃料產(chǎn)生更大的輸出),我們已經(jīng)顯著減少了二氧化碳排放。”
“然而,我們將努力進(jìn)一步減少二氧化碳排放,將無碳燃料氫與天然氣混合,目標(biāo)是通過100%轉(zhuǎn)換為氫氣,最終消除所有二氧化碳排放。”
氫燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一是,將現(xiàn)有的燃?xì)獍l(fā)電廠轉(zhuǎn)換為氫燃料發(fā)電廠相對(duì)容易,而且成本效益高。
三菱動(dòng)力的部分優(yōu)勢(shì)在于其在氫技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí),該技術(shù)源于該公司開發(fā)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。40MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)100%氫燃燒技術(shù)的驗(yàn)證將在2023財(cái)年實(shí)現(xiàn),目標(biāo)是在2025財(cái)年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
400MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的混合燃燒試驗(yàn)——使用氫和天然氣50:50的混合物——也已成功進(jìn)行。目標(biāo)是在2030年前實(shí)現(xiàn)100%氫燃燒的商業(yè)化。
如果氫氣燃?xì)廨啓C(jī)的全面運(yùn)營(yíng)能夠大幅增加氫氣的需求,并降低氫氣生產(chǎn)成本,那么氫氣發(fā)電將比預(yù)期更快地普及。
全世界都在期待氫發(fā)電。在美國(guó)猶他州,先進(jìn)清潔能源存儲(chǔ)項(xiàng)目(Advanced Clean Energy Storage project)使用的氫來自可再生能源,將使用三菱動(dòng)力公司的M501JAC燃?xì)廨啓C(jī)。
此外,美國(guó)能源部是該項(xiàng)目5億美元貸款的擔(dān)保人,該項(xiàng)目計(jì)劃在2025年開始使用30%的氫燃料共燃。
為了推廣氫發(fā)電,需要大量廉價(jià)的氫,為此必須建立氫供應(yīng)鏈。三菱動(dòng)力公司計(jì)劃于2023財(cái)年在其位于兵庫縣的高坂古機(jī)械廠啟動(dòng)高坂古氫氣廠。
該園區(qū)將實(shí)現(xiàn)世界上第一個(gè)完整的氫氣發(fā)電過程——從氫氣生產(chǎn)、儲(chǔ)存到發(fā)電——可以在內(nèi)部設(shè)施進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。
Morikawa熱情地說:“世界從未如此大規(guī)模地使用氫。隨著我們找到使氫成為一種更實(shí)用的能源的方法,我們正在朝著無碳社會(huì)穩(wěn)步前進(jìn)。我堅(jiān)信氫能將改變世界。”
原標(biāo)題:日本在零碳?xì)錃獍l(fā)電領(lǐng)域的進(jìn)展