约搏单双:天然气发电缺点明显,能原转型得“善用”化石燃料

admin 4周前 (09-05) 科技 7 0

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再不完美的行动,也胜过被动的等待。目前,中国电力系统正处于从高比例火电向高比例可再生能源发展的转型阶段,在电网尚不足以匹配后者的情况下,加快促进火力发电减排成为电力清洁化的重要路径,“以气代煤”无疑是相对理想的选择。


除电力清洁化之外,电网稳定也至关重要。近期中国部分地区陷入电力短缺,即便是长期保持稳定的水力发电也会受制于极端天气。天然气作为相对低碳的化石能源,具有启停速度快、负荷适应性强、运行灵活等优势,能够有效优化高强度用电区域的用电结构。


尽管受“富煤缺油少气”的资源禀赋影响,燃气发电装机占比较低,但在东南沿海等经济发达与用能集中地区,燃气发电仍为一种缓解用电压力的“稳定器”。

接受天然气的“不完美”


在能源低碳化转型背景下,天然气的清洁属性拉动了其在电力领域的应用与需求。国际能源署(IEA)在天然气“燃料与技术”专题中也表示,虽然燃烧天然气确实会排放温室气体,但它产生的二氧化碳和空气污染物的排放量远低于目前使用的许多燃料,尤其是煤炭。


据国际天然气联合会(IGU)数据显示,每发电1太瓦时,煤炭排放约76吨CO₂和0.67吨氮氧化物,并伴有硫化物与粉尘等颗粒物产生,而天然气仅排放37吨CO₂和0.14吨氮氧化物,并无硫化物与颗粒物排放。


除清洁属性外,天然气的发电稳定性要优于可再生能源。目前,可再生能源存在周期性、不稳定性和波动性,当光照不佳或处于夜晚、风力不强、降水不足时,太阳能、风能和水力等可再生能源发电将受到限制。而天然气发电则不会受环境因素影响,特别是在因极端天气导致用电量骤升时,依然能够满足快速攀升的需求。


“西门子能源不断探索天然气产业链去碳化的各种方案,我们相信液化天然气将为更加可持续的未来发挥关键作用。”西门子能源能源工业应用集团执行副总裁Thorbjörn Fors表示。今年7月,西门子能源成为加拿大沃德福全电动液化天然气项目的独家解决方案供应商,利用水力发电将液化项目温室气体排放量减少80%以上。“通过这一项目,我们将向经济高度依赖煤炭资源的亚洲地区出口液化天然气,这将有助于全球脱碳进程。”Thorbjörn Fors说。


西门子能源加拿大沃德福案例的成功,将为亚洲地区提供更清洁的天然气,这也将从供应角度为能源行业深层次脱碳带来希望。近日发布的《2060世界和中国能源展望》指出,天然气是“双碳”目标下唯一保持增长的化石能源,将在2040年前保持较快增长。


如何善用化石燃料?


在接受天然气的不完美的事实后,“善用”化石燃料,成为实现能源转型愿景之前的必要选择。


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《“十四五”现代能源体系规划》在构建新型电力系统方面,明确提出要探索电力、热力、天然气等多种能源联合调度机制。其中在区域能源发展重点及基础设施工程中,文件提出在粤港澳大湾区及周边地区鼓励增加天然气发电规模,完善LNG储运和天然气管网体系。


广州作为粤港澳大湾区建设的中心城市,承担着引领区域发展的重任,而安全高效、清洁低碳的能源供应,是支撑其发展的重要一环。在国内单机容量最大的冷热电三联供项目——广州华电增城燃气项目中,在重型燃机方面,华电福新选择了在燃气轮机具有丰厚经验的西门子能源。


西门子能源为其提供了2台目前世界上投入商业化运营的具有极高净效率和可靠性、动力强劲的H级燃气轮机之一的SGT5-8000H重型燃机,在启动时间、快速响应负载变化方面同样具备优势。2台燃气轮机与2台蒸汽轮机和4台发电机共同构成2套60万千瓦H级燃气-蒸汽联合循环机组,这两套机组投产后,年发电量可达43.84亿千瓦时,可满足600万人口规模城市的家庭用电需求,该项目于2020年5月28日并网成功。


在减排方面,SGT5-8000H燃气轮机在联合循环运行中效率已提高到62%以上,在此基础上,广州华电增城项目在每年减少大量烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放的同时,二氧化碳年排放量也较同容量的燃煤电厂减少55%。

▲增城项目


除上述应用于大型发电项目的重型燃气轮机机组外,西门子能源还拥有出力范围广泛的航改型和工业型燃气轮机产品,适用于油气、化工、造纸等工业领域。通过热电联产或联合循环的应用方式,具有高效的能源利用率,并可实现能源的梯级利用,在实现减少排放的同时,助力客户大幅降低用能成本。造纸业被认为是五大能源密集型产业之一,为相应煤改气的政策号召,上海东冠纸业在决定投资自建清洁能源发电项目后,于2017年成为中国首台西门子能源SGT-300燃气轮机的运营商,订购了两台单轴机组,额定出力共计15.8MW,从2018年春季开始投入使用,后续借此实现完全取消外部供电和供热。


在工业应用减碳方面,上海东冠纸业动力科经理陈朝峰曾表示,“SGT-300首次投入使用后,当年的年能耗减少了约1.2万吨,与燃煤能源解决方案相比,二氧化碳排放减少了6万吨以上。”

▲东冠纸业


在西门子能源的愿景中,从煤炭转向天然气发电并提高效率只是其减碳方案中的第一步,下一步,用氢替代天然气燃料是其实现碳中和电厂的可行手段之一。在西门子能源目前的解决方案中,已经可以使燃气轮机与30%甚至75%的氢气共燃,其目标是到2030年能够使用100%氢气运行燃气轮机,在此过程中,西门子能源正在寻求更多的合作伙伴与合作机会,共同推进能源转型进程。


零碳的未来愿景无疑是美好的,能源转型也并非一蹴而就,由低碳替代高碳,善用化石燃料,这或许就是天然气作为目前不完美选择的意义。


来源:西门子能源

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