作為幾乎能和可再生能源媲美的清潔能源,天然氣燃燒中,氮氧化物的排放僅為煤炭的1/5左右,二氧化硫的排放幾乎為零。大幅度加大對天然氣的利用,特別是加大天然氣對煤炭的替代,已經成為世界能源升級和改善環境的關鍵一步。尤其對于我國這樣一個現行能源結構以煤炭為主的發展中大國來說,引進先進天然氣發電技術,逐步將天然氣培育成能源結構的重要組成部分,是在滿足不斷攀升的用電需求背景下推進和優化能源結構的必然選擇。一直活躍在中國市場上的美國企業通用電氣(GE),也始終立足于中國能源以煤為主的資源稟賦,助力我國的能源行業進行“中國特色”的嘗試。特別是近年來在我國大規模應用可再生能源的背景下,GE持續地通過先進燃機技術的引入,提升天然氣在電力生產中的利用效率,并促進其與可再生能源的深度融合、協同發展,支持中國走好走順能源轉型的道路。在用電需求大的長三角、大灣區、京津冀等地區,都可見GE燃機的身影。GE正通過其先進的燃氣發電技術,為燃氣發電廠提供高效“心臟”,助力中國實現經濟的多元化發展。
燃氣發電前景廣闊
能燃燒完全且燃燒熱值高、碳排放量低的天然氣,因對環境的影響極小,在全球范圍內需求迅速增加。
2018年,《加快推進天然氣利用的意見》就明確提出,逐步將天然氣培育成為我國現代清潔能源體系的主體能源之一。《電力發展“十三五”規劃》中提出,氣電裝機2020年達到1.1億千瓦以上,占總裝機比例超過5%。而《國家應對氣候變化規劃(2014-2020年)》也提出到2020年,中國天然氣消費量在一次能源消費中的比重將達到10%以上。
去年,習近平總書記就推動我國能源生產和消費革命提出了“四個革命,一個合作”的發展計劃,鼓勵更為綠色、低碳的能源供給,促進能源消費向節約、高效轉型,并要求從制度上為我國能源行業的轉型提供切實的政策支持和引導。由此,“清潔能源”轉型的目標和職責進一步明確到體制、供給端和消費端,為打造符合經濟社會發展所需的清潔、低碳、安全、高效能源體系提供有效的引導和規范作用。
在當前的能源轉型中,以風能、太陽能為代表的可再生能源裝機量正領跑全球,但同時這些能源形式存在著供能間歇性的特點,是其進行大規模應用的主要掣肘。靈活、高效的天然氣發電能彌補可再生能源發電間歇性這一不足點,同時其有害氣體和固體廢物的排放量低,使其成為維持電網穩定、確保能源安全的可靠選擇。
特別是近年來我國產業結構的調整及城鄉居民生活用電比重的上升,使得多地電網的用電結構發生明顯變化,平均日負荷率不斷下降,對高效率、低排放的靈活發電解決方案需求更為迫切,對燃氣發電調峰的需求也逐漸上升。
截至2018年,全國已有超過30個省市開展天然氣發電項目。其中,京津冀、長江三角洲和珠江三角洲地區,是我國當前集中式天然氣發電裝機主要所在地。隨著中國“藍天保衛戰”的打響以及近年來超大城市群的形成,天然氣發電的優勢愈發顯著,由此成為中國從傳統能源過渡到現代能源的橋梁。
GE助力推進中國燃氣發電的普及應用
自上世紀八十年代起,GE就開始與中國合作伙伴共同探索滿足不同用電場景的發電解決方案,并不斷為中國提供天然氣發電領域的新技術、新應用、新嘗試。
為滿足區域負荷中心電力安全可靠供應,并能對周邊區域實施集中供熱和供冷,替代城區中的分散供熱鍋爐和電制冷空調系統的需求,GE攜手當地的發電企業,于2019年3月在深圳落地首個天然氣分布式能源項目。據了解,項目采用的三臺套GE 6F.03燃氣輪機,其績效與同類型燃煤機組相比,能每年減少氮氧化物排放1500噸以上,減少二氧化硫排放1200噸。該項目由此也被國家發改委和財政部認定為國家循環化改造試點示范項目。
GE燃氣發電技術在維持電網穩定性的優勢,在極端天氣下表現也尤為出色。此前,裝載有GE9E燃氣輪機的珠海洪灣電廠,在強臺風來襲全廠失電的情形下,首次實現了“黑啟動”,為珠澳地區電網的搶修復電提供了保障,也成為多臺風天的廣東地區在極端天氣維護電網安全穩定的解決方案。
而在用電需求更高、調峰幅度更廣的大城市集群,兼顧環保與經濟性的GE 9HA燃機則是主力軍。作為“制造業皇冠上的明珠”,GE的H級燃氣輪機是世界上功率最高以及效率最高的燃氣輪機,已被載入吉尼斯世界紀錄。
而這一頭頂吉尼斯光環的GE 9HA級燃氣輪機也將于今年首次在華電天津軍糧城項目啟用。作為華北地區“煤改氣”進程的重要一部分,軍糧城電廠的聯合循環效率預計將達到62%以上,也將是中國最為先進的電廠之一。并網發電后,華北地區的居民和企業將享受到9HA燃機帶來的清潔、高效能源,也直接惠及北方的霧霾治理。
據了解,相比同等規模的燃煤電廠,HA級燃氣輪機出力更大,效率更高,啟動更快速,負荷調整更靈活,能使溫室氣體排放減少50%,節約用水2/3,節約土地2/3,電廠單位千瓦造價節約15%~20%。通過模塊化等技術,可以實現更快速的施工,針對于寸土寸金,大規模應用可再生能源的大城市集群尤為適用。
除了先進發電解決方案的引入,GE也不斷與中國的合作伙伴共同推動著燃機制造的本土化。在2018年,GE就與哈電集團簽署了重型燃機合資協議,在河北秦皇島建立燃機制造基地,以實現重型燃氣輪機本土化制造,推動中國高端制造產業升級。據悉,這一項目在今年也會有新進展。