燃機被譽為“工業(yè)皇冠上的明珠”，燃氫輪機則是其中最耀眼的一顆。
“展望未來，MHPS在全球銷售的每臺燃氣輪機都將適用可再生氫燃燒。這使我們的客戶可以立即投資天然氣發(fā)電廠，并將其適時轉換為可再生氫發(fā)電設施。這使投資運營方擁有足夠的靈活性，自由選擇天然氣發(fā)電與可再生能源的混合比例并滿足電網的需求。我們提供的發(fā)電和存儲解決方案使客戶從容應對氣候變化并促進人類繁榮，這事關電力行業(yè)的未來。”
——MHPS美洲區(qū)總裁兼首席執(zhí)行官 PaulBrowning
4月15日，三菱日立動力系統(MHPS)公司宣布J系列燃氣輪機實現了100萬小時的商業(yè)運行。該燃氣輪機系列是MHPS最大、最先進的燃機產品，能夠在1600°C的渦輪機進口溫度下持續(xù)運行，并以可靠、高效、靈活著稱。
J系列燃氣輪機于2011年推出，作為G系列和升溫改進技術的結合，是日本開發(fā)1700℃級燃氣輪機項目成果，實現了99.5%的行業(yè)領先的整體可靠性和超過64%的效率。
99.5%的可靠性，這是該領域的世界紀錄
最新版本是世界上運行的最大，最節(jié)省燃料的燃氣輪機
30%摻燒可再生氫氣能力，100%使用可再生氫的開發(fā)能力
目前，全球J系列燃氣輪機有43臺處于商業(yè)運行狀態(tài)，總訂購容量超過25吉瓦。在巴西，加拿大，日本，墨西哥，秘魯，韓國，臺灣，泰國和美國約部署了一百個裝置。該系列產品被廣泛應用于替代燃煤發(fā)電，商業(yè)化運營時間是競爭對手同級別產品的兩倍。與同等規(guī)模的燃煤電廠相比，J系列的100萬小時的運行可減少2.7億噸二氧化碳排放量。
MHPS總裁兼首席執(zhí)行官KenKawai表示：“相對于J系列燃氣輪機實現一百萬小時運行的重要里程碑，我們更看重的是所有這些小時都以99.5%的可靠性運行。一切始于公司在日本高砂市的聯合循環(huán)發(fā)電廠T-Point，這種極端可靠性不是靠運氣。因為在將新技術交付給客戶之前，我們已經測試了8,000小時?，F在，公司已經建立了T-Point2，渦輪進口溫度達到1650℃的尖端風冷566 MW(60Hz)高級燃氣輪機(ACGT)，并實現滿負荷且與電網同步。我們已逐步開發(fā)出世界上最大，最可靠和最節(jié)省燃料的燃氣輪機。”
此外，T-Point2有望安裝先進的人工智能技術—— MHPS-TOMONI數字解決方案，從而使其成為世界上第一個自動聯合循環(huán)發(fā)電廠。將數字技術完全集成到電廠運營中，運營方可以利用數據來優(yōu)化日常運營，遠程監(jiān)控和管理整個工廠的績效，與電網和燃料提供方的能源管理目標協同，并使運行和維護(O&M)決策自動化，最大限度降低風險。
日本橫濱T-Point 2電廠
按照《巴黎協定》愿景，二氧化碳減排需要大幅降低發(fā)電技術對環(huán)境的影響。MHPS與卡內基梅隆大學共同編制了電力部門碳排放指數。自2005年以來，隨著發(fā)電量的穩(wěn)定增長，美國的碳排放量下降了29%。背后的驅動力是從煤炭轉換為天然氣，占減排量的54%，可再生能源的增長占另外40%，剩余的6%是由于效率提升等因素所致。但隨著可再生能源的發(fā)展，風能和太陽能發(fā)電出現缺口期間如何使用無碳能源成為一個新的挑戰(zhàn)。MHPS認為 “可再生氫”(由可再生能源電解產生的氫)將成為未來的重要燃料。
J系列的最新創(chuàng)新旨在進一步減少碳排放。2020年3月，MHPS公司從美國猶他州Intermountain電力局收到了兩套M501JAC動力總成訂單。這兩臺燃氣輪機基于風冷干式低NOx燃燒系統，能夠使用高達30%的可再生氫燃料。與同等規(guī)模的燃煤電廠相比，30%的氫氣系統將減少75%以上的碳排放，而100%的氫氣系統將完全消除碳排放。在2025年至2045年之間，該電廠將逐步實現100%可再生氫發(fā)電。
MHPS還通過猶他州高級清潔能源存儲(ACES)項目，開發(fā)了網格化大規(guī)模的可再生氫生產和存儲技術。ACES項目使用可再生能源通過電解生產氫氣。氫氣將在現場的地下鹽穴實現跨季節(jié)存儲，并供給墨西哥灣沿岸的煉油廠。當風、光可再生能源發(fā)電受限時，存儲的可再生氫可以直接發(fā)電。
ACES項目概念圖
燃燒氫氣有兩個挑戰(zhàn)：第一，火焰溫度高(比天然氣高)，第二，回火影響大(火焰速度比天然氣高所致)。MHPS正在發(fā)展其高氫燃燒技術，不僅實現100%的氫氣燃燒，也滿足相同的NO X排放量要求，而且價格與同等燃氣輪機接近。
這項技術是三菱在火箭發(fā)射業(yè)務中借鑒而來。自1970年以來，MHPS已測試了29臺燃氣輪機，氫含量在30%至90%之間，總體運行時間超過350萬小時。MHPS目前正在將荷蘭格羅寧根Vattenfall所屬Magnum1.3吉瓦聯合循環(huán)發(fā)電廠三個裝置中的一個(440兆瓦)轉換為適應100%可再生氫，預計2024年實現商業(yè)運營。
結合氫燃料輸入特性，MHPS可以在當前運行的所有旗下設備配備氫燃燒器技術。這使運營方在不改變其燃氣輪機機組的情況下使用氫能，大幅節(jié)省轉換成本。
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