中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在燃?xì)獍l(fā)電家族中，2臺(tái)燃機(jī)共15.4萬千瓦的裝機(jī)容量并不顯眼。然而，國家電投集團(tuán)湖北公司鄂中區(qū)域公司荊門燃機(jī)項(xiàng)目（以下簡稱"荊門燃機(jī)項(xiàng)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(gè)吃螃蟹"者，荊門燃機(jī)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了全球首次在商運(yùn)天然氣機(jī)組上開展摻氫燃燒試驗(yàn)，使機(jī)組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力。
荊門燃機(jī)項(xiàng)目為解決燃?xì)獍l(fā)電的天然氣燃料短缺問題提供了哪些有益經(jīng)驗(yàn)？對(duì)氫能多元化應(yīng)用的商業(yè)化發(fā)展有哪些新貢獻(xiàn)？近日，記者來到荊門燃機(jī)項(xiàng)目一窺究竟。
開創(chuàng)重型燃機(jī)商業(yè)機(jī)組摻氫燃燒先例
在重型燃機(jī)商業(yè)機(jī)組上實(shí)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(jī)項(xiàng)目開展摻氫燃燒試驗(yàn)之前，國內(nèi)外只有利用在役天然氣管道進(jìn)行摻氫輸送的探索，尚無對(duì)燃機(jī)摻氫燃燒試驗(yàn)的先例。
荊門燃機(jī)項(xiàng)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(jìn)行協(xié)作，并統(tǒng)籌了上海成套院、上海舜華等多個(gè)單位，完成了從燃機(jī)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(jì)和組織實(shí)施。該項(xiàng)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(jī)商業(yè)機(jī)組上實(shí)施高比例摻氫燃燒改造試驗(yàn)和科研攻關(guān)，燃?xì)鈸綒浔壤?5%提高到30%。燃機(jī)在摻氫運(yùn)行過程中，系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，整體方案可靠性得到充分驗(yàn)證。
步入荊門燃機(jī)項(xiàng)目，記者看到，為了進(jìn)行摻氫燃燒，機(jī)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(yàn)示范項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還對(duì)燃機(jī)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(yùn)到公司卸氫柱，氫氣卸下來后要進(jìn)行2次調(diào)壓，然后在混氫罐管道中同天然氣進(jìn)行摻和，最終通過燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)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(fù)責(zé)人于紅偉向中能傳媒記者介紹了荊門燃機(jī)項(xiàng)目的運(yùn)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(jī)商業(yè)機(jī)組上實(shí)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(jī)開發(fā)、運(yùn)行積累經(jīng)驗(yàn)。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻克了燃機(jī)高比例摻氫帶來的易回火難題、氮氧化物排放控制難點(diǎn)、大規(guī)模氫氣摻混精準(zhǔn)控制技術(shù)與燃機(jī)的聯(lián)調(diào)技術(shù)。在30%高比例摻氫情況下，燃機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行每小時(shí)耗氫超過5000標(biāo)準(zhǔn)立方米。改造后的燃機(jī)機(jī)組，具備純天然氣和天然氣摻氫兩種運(yùn)行模式的兼容能力，具備0%~30%摻氫運(yùn)行條件下的靈活性。
記者在采訪中獲悉，當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)性仍然是制約氫氣作為燃?xì)怆姀S燃料推廣的最重要條件。白紅濤向記者算了一筆經(jīng)濟(jì)賬：1立方米的天然
氣熱值相當(dāng)于3立方米以上的氫氣熱值，目前湖北荊門天然氣的價(jià)格為2.7元/立方米，與當(dāng)?shù)貧錃鈨r(jià)格相當(dāng)，也就是說，發(fā)同樣的電，當(dāng)氫氣成本降至天然氣的1/3時(shí)，才能在經(jīng)濟(jì)性方面具備競爭力。
雖然燃料費(fèi)用和燃機(jī)摻氫改造費(fèi)用尚不具備競爭力，但白紅濤對(duì)該項(xiàng)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(shí)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(qiáng)調(diào)氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)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(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)?！兑?guī)劃》部署了推動(dòng)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(jìn)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(shí)提出，就目前氫能產(chǎn)業(yè)而言，依托項(xiàng)目加快推動(dòng)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(jī)項(xiàng)目成功拓展了氫能的利用范圍，是依托項(xiàng)目加快推動(dòng)相關(guān)技術(shù)裝備創(chuàng)新的典型例子。項(xiàng)目的成功標(biāo)志著我國已掌握一套完整的燃?xì)廨啓C(jī)電站摻氫改造工程設(shè)計(jì)方案，為加速國內(nèi)自主氫燃機(jī)開發(fā)、運(yùn)行積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了燃?xì)廨啓C(jī)高端裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)，這是將"能源飯碗端在自己手中"的自覺行動(dòng)。
現(xiàn)階段，荊門燃機(jī)項(xiàng)目的成功對(duì)緩解國內(nèi)天然氣供應(yīng)壓力，助力"雙碳"目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有著重要意義。對(duì)天然氣產(chǎn)業(yè)而言，燃?xì)鈸綒淠軌蚶脷錃馓娲徊糠痔烊粴庀M(fèi)，若按摻氫比10%~20%測算，預(yù)計(jì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的馬凡華表示，假如在天然氣當(dāng)中摻入20%體積比的氫氣，燃燒后氮氧化物、一氧化碳、未燃碳?xì)涠伎山档?0%以上。
荊門燃機(jī)項(xiàng)目在摻氫運(yùn)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(jī)項(xiàng)目在摻氫運(yùn)行過程中，環(huán)保排放等各項(xiàng)指標(biāo)合格穩(wěn)定，單臺(tái)機(jī)組在摻氫30%的情況下，每年可減少二氧化碳排放量達(dá)1.8萬噸以上。
于紅偉告訴記者，未來，荊門燃機(jī)項(xiàng)目還將繼續(xù)提高摻氫比例進(jìn)行燃機(jī)摻氫研究，為加速國內(nèi)自主氫燃機(jī)開發(fā)和運(yùn)行積累經(jīng)驗(yàn)，為商業(yè)化應(yīng)用掃清障礙。
