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碳中和是應(yīng)對(duì)全球氣候變化的必然選擇，也是全球共識(shí)，中國更是明確提出了“2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和”的目標(biāo)。在中國要實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”，應(yīng)該如何積極調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)正深入探討的議題。作為深耕能源行業(yè)多年的GE公司，也在結(jié)合其在世界各地的項(xiàng)目實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，前瞻性研究如何構(gòu)建一個(gè)新型的綜合能源系統(tǒng)，以推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型。

未來可再生能源勢(shì)必迎來爆發(fā)式的增長，但不可忽視的是，氣電因?yàn)殪`活、可調(diào)度、可負(fù)擔(dān)、二氧化碳排放量不到燃煤發(fā)電50%的特點(diǎn)，在未來一段時(shí)間內(nèi)，其都將在新型的電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。GE在近期發(fā)布的能源轉(zhuǎn)型白皮書《加速可再生能源和天然氣發(fā)電增長，及時(shí)有效應(yīng)對(duì)氣候變化》中指出，單獨(dú)采用可再生能源與天然氣發(fā)電都無法滿足需求，但二者聯(lián)合部署后實(shí)現(xiàn)的低碳效果，無論在速度還是規(guī)模上都有助于達(dá)成可觀的氣候目標(biāo)。確保電力系統(tǒng)可靠性和能源安全性的最有效方法是多種發(fā)電資源的協(xié)同作業(yè)。在各種情況或經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，單一的發(fā)電方式都無法實(shí)現(xiàn)最有效的結(jié)果。

在GE燃?xì)獍l(fā)電服務(wù)中國區(qū)總經(jīng)理許欣看來，當(dāng)下的碳減排與碳中和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)GE來說并不是一種壓力，反而是一個(gè)機(jī)遇。“大量可再生能源并入電網(wǎng)后，由于其自有的一些不穩(wěn)定、不可靠的特性，需要有可靠的、穩(wěn)定的技術(shù)幫助電網(wǎng)調(diào)峰，所以這給天然氣發(fā)電創(chuàng)造了一個(gè)機(jī)遇。其次，煤電也可以調(diào)峰，但是煤電的響應(yīng)速度沒有那么快，同時(shí)煤電的排放也很高，所以用氣電取代煤電是另外一個(gè)機(jī)遇。第三，燃?xì)廨啓C(jī)還可以燒氫，并通過技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)高比例摻氫燃燒或100%燃?xì)洌罱K實(shí)現(xiàn)零碳排放。”

GE相信推廣部署更多可再生能源，在需要時(shí)通過增加天然氣發(fā)電實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)靈活性和可靠容量，這是使電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳最有效的短期行動(dòng)之一。在全球范圍內(nèi)，用可變的可再生能源、蓄電池和可調(diào)度的天然氣發(fā)電組合替代煤炭，與單獨(dú)部署可再生能源相比能實(shí)現(xiàn)更大程度的碳減排。也就是說，天然氣發(fā)電是實(shí)現(xiàn)低碳或零碳發(fā)電的可行途徑，并且在短期內(nèi)是一條捷徑。

在GE研究美國碳減排的歷程中發(fā)現(xiàn)，此前其電力行業(yè)曾嚴(yán)重依賴煤炭，但通過快速且大規(guī)模部署可再生能源和天然氣發(fā)電，目前在脫碳方面成績顯著。自2007年美國碳排放達(dá)到峰值以來，美國電力行業(yè)產(chǎn)生的CO2排放量已下降了33％，而總發(fā)電量則保持在4300TWh左右。在此期間，燃煤發(fā)電量大約減少了一半，從50％下降到24％，而天然氣發(fā)電量從20％上升到37％，風(fēng)能和太陽能的發(fā)電量則從不到1%上升到9％。因煤改氣帶來的排放量減少超過了因任何其他燃料來源引起的排放量的減少。

碳中和的趨勢(shì)下，GE燃?xì)獍l(fā)電迎來了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。

GE燃機(jī)走向低碳或零碳排放技術(shù)路線圖

“在GE內(nèi)部，綜合比較了可再生能源、儲(chǔ)能跟天然氣發(fā)電的優(yōu)劣勢(shì)，從燃料、碳排放、成本、調(diào)度、峰值、容量因素考量，將多種發(fā)電形式做一個(gè)有機(jī)的結(jié)合，根據(jù)不同地區(qū)的情況提出因地制宜的方案。”GE燃?xì)獍l(fā)電集團(tuán)發(fā)電服務(wù)部技術(shù)總監(jiān)閻福華介紹說。

按照GE設(shè)計(jì)的路線圖，將走向低碳或零碳排放技術(shù)路線分成了四個(gè)階段。第一階段，天然氣取代煤電，在現(xiàn)有的技術(shù)上可以做到碳減排45%。第二階段，采用GE最先進(jìn)的HA機(jī)組，實(shí)現(xiàn)極高的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率，目前7HA燃?xì)鈾C(jī)組最高可以實(shí)現(xiàn)超過63%的發(fā)電效率，9HA.02燃?xì)鈾C(jī)組可以實(shí)現(xiàn)超過64%的發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)減排60%。第三階段，如果采用最新的HA級(jí)聯(lián)合循環(huán)，天然氣摻50%的氫氣燃燒，可以進(jìn)一步把碳減排降低到69%。第四階段，例如碳捕捉有了非常實(shí)際可用的案例，能夠達(dá)到90%的效率，高效率的HA聯(lián)合循環(huán)，再加上碳捕捉，可以做到減碳97%。終極目標(biāo)則是HA燃機(jī)燃燒百分之百的氫氣，實(shí)現(xiàn)零碳。

 

在GE設(shè)計(jì)的路線圖中，已經(jīng)考慮到了未來氫能的大量使用。據(jù)介紹，截至目前全球氫燃料的燃機(jī)共有150臺(tái)左右，GE燃機(jī)的份額占一半。在中國，也有一些GE的燃機(jī)機(jī)組實(shí)現(xiàn)了燃?xì)鋺?yīng)用。“石化系統(tǒng)工藝中產(chǎn)生的含氫氣體可以引入到燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒。在天然氣發(fā)電中結(jié)合燃?xì)湟呀?jīng)被證實(shí)是一種商業(yè)上可行的模式，成本可控且具有競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。”GE燃?xì)獍l(fā)電中國區(qū)新機(jī)業(yè)務(wù)總經(jīng)理黃捷表示。

燃?xì)廨啓C(jī)采用氫氣為燃料的一種潛在好處(與天然氣混合或100%氫氣含量)，是可以通過新建或改造現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組來實(shí)現(xiàn)的，只需對(duì)燃機(jī)和工廠輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行少量改造。從上世紀(jì)90年代開始，7E燃機(jī)開始在美國煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）試驗(yàn)燒氫。目前在國內(nèi)，在鋼廠、化工廠投產(chǎn)的幾臺(tái)燒氫9E機(jī)組中，摻氫比例可以達(dá)到40%。百分之百燃?xì)浼夹g(shù)是未來發(fā)展方向，GE的計(jì)劃是在2030年之前把燒氫能力提高到百分之百，在美國，GE正在建設(shè)全球首個(gè)百分之百燃?xì)涫痉俄?xiàng)目——Long Ridge Energy。“我們的計(jì)劃是在2030年之前把燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)淠芰μ岣叩桨俜种俚乃?，這是將來GE燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。”許欣對(duì)更清潔、更高效率的天然氣發(fā)電市場(chǎng)前景充滿信心，GE燃?xì)獍l(fā)電將持續(xù)運(yùn)用創(chuàng)新的技術(shù)助力中國向?qū)崿F(xiàn)雙碳目標(biāo)邁進(jìn)。