中國儲能網(wǎng)訊：在燃氣發(fā)電家族中，2臺燃機共15.4萬千瓦的裝機容量并不顯眼。然而，國家電投集團湖北公司鄂中區(qū)域公司荊門燃機項目（以下簡稱"荊門燃機項目"）卻屢上"人氣榜單"，引發(fā)多家企業(yè)管理者紛至沓來參觀學(xué)習(xí)。
原因無他：作為"第一個吃螃蟹"者，荊門燃機項目實現(xiàn)了全球首次在商運天然氣機組上開展摻氫燃燒試驗，使機組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運行模式的兼容能力。
荊門燃機項目為解決燃氣發(fā)電的天然氣燃料短缺問題提供了哪些有益經(jīng)驗？對氫能多元化應(yīng)用的商業(yè)化發(fā)展有哪些新貢獻？近日，記者來到荊門燃機項目一窺究竟。
開創(chuàng)重型燃機商業(yè)機組摻氫燃燒先例
在重型燃機商業(yè)機組上實施高比例摻氫燃燒，是開辟氫能利用路徑的新嘗試。
在荊門燃機項目開展摻氫燃燒試驗之前，國內(nèi)外只有利用在役天然氣管道進行摻氫輸送的探索，尚無對燃機摻氫燃燒試驗的先例。
荊門燃機項目由國家電投北京重燃能源科技發(fā)展有限公司牽頭，西門子能源、盈德氣體進行協(xié)作，并統(tǒng)籌了上海成套院、上海舜華等多個單位，完成了從燃機本體改造、電廠內(nèi)混氫站建設(shè)到廠外供氫全流程的方案設(shè)計和組織實施。該項目分別于2021年12月30日、2022年9月29日相繼完成我國首次、全球首例在重型燃機商業(yè)機組上實施高比例摻氫燃燒改造試驗和科研攻關(guān)，燃氣摻氫比例由15%提高到30%。燃機在摻氫運行過程中，系統(tǒng)各項指標穩(wěn)定，整體方案可靠性得到充分驗證。
步入荊門燃機項目，記者看到，為了進行摻氫燃燒，機組新增了卸氫裝置、減壓裝置、混氫裝置和相關(guān)配套設(shè)施。另外，試驗示范項目團隊還對燃機開展了燃燒器、控制系統(tǒng)相關(guān)改造。
"氫氣供應(yīng)商通過高壓管束車將氫氣運到公司卸氫柱，氫氣卸下來后要進行2次調(diào)壓，然后在混氫罐管道中同天然氣進行摻和，最終通過燃氣輪機實現(xiàn)生產(chǎn)發(fā)電和供熱。"國家電投湖北公司鄂中區(qū)域公司負責(zé)人于紅偉向中能傳媒記者介紹了荊門燃機項目的運行流程。
據(jù)國家電投湖北公司鄂中區(qū)域公司副總經(jīng)理白紅濤介紹，在重型燃機商業(yè)機組上實施高比例摻氫燃燒的初衷是探索氫氣商業(yè)化利用的新路徑，為加速國內(nèi)自主氫燃機開發(fā)、運行積累經(jīng)驗。
項目團隊攻克了燃機高比例摻氫帶來的易回火難題、氮氧化物排放控制難點、大規(guī)模氫氣摻混精準控制技術(shù)與燃機的聯(lián)調(diào)技術(shù)。在30%高比例摻氫情況下，燃機滿負荷運行每小時耗氫超過5000標準立方米。改造后的燃機機組，具備純天然氣和天然氣摻氫兩種運行模式的兼容能力，具備0%~30%摻氫運行條件下的靈活性。
記者在采訪中獲悉，當前，經(jīng)濟性仍然是制約氫氣作為燃氣電廠燃料推廣的最重要條件。白紅濤向記者算了一筆經(jīng)濟賬：1立方米的天然
氣熱值相當于3立方米以上的氫氣熱值，目前湖北荊門天然氣的價格為2.7元/立方米，與當?shù)貧錃鈨r格相當，也就是說，發(fā)同樣的電，當氫氣成本降至天然氣的1/3時，才能在經(jīng)濟性方面具備競爭力。
雖然燃料費用和燃機摻氫改造費用尚不具備競爭力，但白紅濤對該項目的前景依然樂觀：隨著氫氣制造成本的不斷下降，也許用不了幾年就可實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
為氫能多元化應(yīng)用開辟新路徑
氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。
2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021~2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》），明確了氫的能源屬性，強調(diào)氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點方向。根據(jù)《規(guī)劃》，到2030年，我國將形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，有力支撐碳達峰目標實現(xiàn)。《規(guī)劃》部署了推動氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，提出穩(wěn)步推進氫能多元化示范應(yīng)用等，探索形成商業(yè)化發(fā)展路徑。
中電聯(lián)規(guī)劃發(fā)展部副主任韓放在接受記者采訪時提出，就目前氫能產(chǎn)業(yè)而言，依托項目加快推動技術(shù)裝備創(chuàng)新，不斷突破核心技術(shù)和關(guān)鍵材料瓶頸，積極推廣應(yīng)用國產(chǎn)自主化裝備，有效降低氫能應(yīng)用成本是未來的發(fā)展方向。
荊門燃機項目成功拓展了氫能的利用范圍，是依托項目加快推動相關(guān)技術(shù)裝備創(chuàng)新的典型例子。項目的成功標志著我國已掌握一套完整的燃氣輪機電站摻氫改造工程設(shè)計方案，為加速國內(nèi)自主氫燃機開發(fā)、運行積累了寶貴經(jīng)驗，推動了燃氣輪機高端裝備制造產(chǎn)業(yè)升級，這是將"能源飯碗端在自己手中"的自覺行動。
現(xiàn)階段，荊門燃機項目的成功對緩解國內(nèi)天然氣供應(yīng)壓力，助力"雙碳"目標實現(xiàn)有著重要意義。對天然氣產(chǎn)業(yè)而言，燃氣摻氫能夠利用氫氣替代一部分天然氣消費，若按摻氫比10%~20%測算，預(yù)計每年可替代100億~200億立方米天然氣，可以在一定程度上緩解我國天然氣供應(yīng)緊張的問題。更為重要的是，摻氫天然氣相比純天然氣，是一種更加清潔、低碳的燃料，能降低終端用能的碳排放水平。
清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室的馬凡華表示，假如在天然氣當中摻入20%體積比的氫氣，燃燒后氮氧化物、一氧化碳、未燃碳氫都可降低50%以上。
荊門燃機項目在摻氫運行過程中減碳效果十分顯著。據(jù)國家電投湖北公司綠能科技公司生產(chǎn)技術(shù)部主管雷曉峰介紹，荊門燃機項目在摻氫運行過程中，環(huán)保排放等各項指標合格穩(wěn)定，單臺機組在摻氫30%的情況下，每年可減少二氧化碳排放量達1.8萬噸以上。
于紅偉告訴記者，未來，荊門燃機項目還將繼續(xù)提高摻氫比例進行燃機摻氫研究，為加速國內(nèi)自主氫燃機開發(fā)和運行積累經(jīng)驗，為商業(yè)化應(yīng)用掃清障礙。
