三菱成功试运行20%掺氢燃机技术受质疑(图)

目前，天然气加氢技术在燃气发电领域越来越受到关注。该技术不仅可以提高天然气的燃烧价值，还可以充分利用现有的天然气管网等基础设施。三菱、西门子和通用电气等涡轮机制造商都在开发氢燃料涡轮机。但是，对于氢气和天然气混合燃烧发电的经济性和环保性，业内仍存在一些疑问。

三菱成功试运行20%氢燃料内燃机

近日，三菱电力在北美的燃气轮机掺氢项目成功投产。该项目在乔治亚公用事业公司位于亚特兰大附近的 McDonough-Atkinson 工厂启动。截至7月底，在一台265兆瓦的M501G燃气轮机机组上完成了氢掺杂试验，取得了良好的效果。

三菱动力表示，与使用纯天然气相比，燃烧 20% 的富氢混合物可以减少 7% 的碳排放。氢气在传统燃气轮机中无需太多技术改造即可混合和燃烧，而在先进的燃气轮机中则需要干式低 NOx 燃烧技术 (DLN)。

正常情况下，由于氢气燃烧速度快，燃气轮机中的氢气在燃烧时容易变得不稳定，而且氢气燃烧的火焰温度很高，所以氮氧化物的产生量大约是氢气的两倍。即燃烧天然气。DLN技术可以提高混合氢气的先进燃气轮机的发电效率，减少氮氧化物的排放。

电力研究院能源供应与低碳资源副总裁 Neva Espinoza 表示：“20% 氢混合试验的成功不仅强化了 DLN 技术在帮助经济脱碳方面的重要作用，而且改变‘天然气混合’行业的潜力。游戏规则。”

100%氢掺杂不是梦

Mitsubishi Power America 首席运营官 Mark Bissonnette 表示：“我们相信通过 DLN 技术，未来可以进一步提高混氢率，完全可以实现 100% 的混氢率。”

事实上，业界一直在研究100%氢掺杂的技术和实际应用。挪威斯塔万格大学利用自己的微型燃气发电厂，实现了运行100%掺氢燃气轮机的研究成果。团队负责人 Mohsen Assadi 表示，此类项目可以在将燃料源转化为氢气的同时保持旧涡轮设备的运转，尽管大规模应用需要显着降低氢气生产成本。

印度管道基础设施公司与独立的能源咨询和认证机构 DNV 合作，评估其在印度的天然气管道的完整性、安全性和网络运行，以逐步将加氢率从 5% 提高到 10% , 15% 到 100%。DNV 能源系统公司亚太区副总裁兼区域总监 Brice LeGallo 表示：“将天然气管道重新用于氢气是建设新纯氢网络成本的 10%-30%。”

经济效益和减排效益有待加强

但市场对“天然气加氢”技术的经济性、环保性和运营风险仍存疑虑。国际可再生​​能源机构（IRENA）指出，天然气混氢可能导致能源成本大幅增加。由于氢气远比天然气贵天然气发电厂建设成本，随着氢气混入天然气管网，会逐渐抬高天然气价格，国家必须给予补贴。补偿，否则这些成本最终会转嫁给最终消费者。

根据德国气候智库 Agora 的估计，到 2030 年，在天然气网络中添加 20% 的氢气将使消费者的供暖成本增加 33%。

IRENA 表示：“与单独使用天然气相比，氢气与天然气的混合仅减少 7% 的碳排放，而氢气混合的总体成本远高于单独使用天然气的成本。这意味着氢气共混的实际减排成本非常高。按照目前全球可再生能源制氢的平均成本，当二氧化碳价格在500美元/吨以上时，天然气加氢将具有一定的经济效益。”

德国弗劳恩霍夫能源经济研究所和美国气候智库能源创新署的一项联合研究也表明，将氢气与天然气混合发电“效率非常低”，对减少温室气体排放几乎没有作用，反而增加了消费者成本，空气污染和安全风险增加。

此外天然气发电厂建设成本，天然气加氢还存在很大的技术问题。IRENA 指出，天然气网络和其他相关设施对氢气的耐受性不同，这意味着如果不进行大规模的基础设施改造，最终可行的氢气混合率可能低于预期。因此，各国迫切需要有针对性地制定相关标准，逐步调整氢掺杂率，通过相容性研究找到最合适的氢掺杂路径。