氢燃机为绿色电力提供新的可能

34兆瓦的发电厂完全依靠可再生能源产生的氢气运行，这个项目将于2024年投入使用。

两年后，德国北部的林根将建设一个试点电站，该电站100%使用绿氢，为发电提供新的无碳的解决方案。作为该项目的核心部分，位于神户和东京的日本川崎重工（KHI）正在向德国大型电力公司RWE提供其最新的氢气涡轮机技术。

该试点项目是RWE公司的雄心壮志的一部分，即从天然气、煤炭和核电转向绿色发电，并在2030年之前将其绿色电力生产规模大幅扩大到50GW的容量，在2040年之前实现碳中和。

这个名为“H2GT—林根”的联合运营示范项目非常重要，因为它表明以氢气为基础的发电在工业规模上是可行的，并能在去碳化能源生产中发挥关键作用。它还为能源供应商提供了运行氢气而非天然气涡轮机的宝贵经验和信心。

使用氢气燃气轮机发电的主要吸引力包括，与天然气不同，它可以在不产生二氧化碳的情况下燃烧发电，而二氧化碳是造成气候变化的主要温室气体。

氢气燃气轮机的挑战

KHI已经开发出该技术，能够将现有的天然气涡轮机转换为能够燃烧氢气的设备。通过简单地更换燃烧器，无需改造其主体，整个燃气轮机系统就可以适应氢气的独特燃烧特性。

然而，在操作氢气涡轮机时，与使用天然气相比有几个挑战。首先，需要精心设计以使氢气燃烧稳定，因为氢气火焰传播速度非常高——比天然气快七倍，这可能导致火焰不稳定、不理想的压力波动和燃烧器部件的机械应力。

氢气燃烧温度更高，这导致产生的氮氧化物（NOx）是天然气燃烧的三倍。氮氧化物排放是空气污染物，影响健康。找到减少或消除它们的方法是氢气涡轮机的一个重要目标。

从本质上讲，KHI正在采用两种策略来解决这一问题。一是是基于扩散火焰燃烧，将水或蒸汽喷入燃烧器。这也为使用混合燃料提供了灵活性，可以使用100%的氢气、100%的天然气或两者的任何混合物。从0到100%的混合燃料比例可以在短短5分钟内改变。然而，注水会引入额外的设备，从而带来额外的成本和不便。

二是为应对扩散火焰方法的局限性而开发的，KHI的“微型混合燃烧器”干式低排放技术。这是一种新的燃烧器设计，它有一系列直径不到一毫米的同心环状微小氢气注入孔，能产生更小的氢气火焰，燃烧时更稳定、更清洁，减少氮氧化物排放。

H2GT—项目将使用KHI的氮氧化物排放减少技术。该技术已经在2018年由KHI在日本神户建造的1兆瓦氢气涡轮机联合发电系统中进行了测试。这是世界上第一个在城市地区使用纯氢燃料燃气轮机进行热电联产的例子，同时为邻近的公共设施提供热量和电力。该项目由日本的新能源和工业技术开发组织（NEDO）资助。

德国项目的目标是用KHI的“L30A涡轮机”扩大这项技术的应用，它能够产生34.38兆瓦的电力，效率（在氢燃料运行时）为40.3%。

“我们正在将30兆瓦级的燃气轮机商业化，但在未来，电力公司将使用数百兆瓦的氢气运行的发电站，这是一项指日可待的技术，”KHI氢气战略部门的执行干事兼副总经理西村元彦说。

布局整个氢气产业链

氢气涡轮机的技术开发和示范是KHI建立的氢气产、输、储、用的氢气产业链的一部分。KHI还一直致力于建立一个国际氢气供应链，将液化氢气从海外运到日本。

2022年2月，KHI及其项目合作伙伴完成了一个试点示范项目，将在澳大利亚生产和液化的氢气通过海运运往日本（该项目也由NEDO资助）。

世界上第一艘液化氢气运输船Suiso Frontier号和由KHI建造的Hytouch Kobe接收站是实现这9000公里旅程的关键。

Suiso Frontier号标志着KHI的造船活动达到了顶峰。KHI在近150年前就开始造船了，起源可以追溯到1878年，当时川崎正三创建了川崎筑地造船厂，该厂逐渐发展成为日本主要的船舶、潜艇、机车和飞机制造商。

今天，KHI活跃在航空航天、海洋和机动车领域，并已发展到在全球范围内包括100家公司，制造从机器人和卫星到发电站和工厂的一切。

西村说，降低成本和扩大氢气产业链是未来最重要的工作。2020年代早期是关于技术可行性的论证，2020年代中期将侧重于大幅扩大存储和运输能力，从2030年开始进行商业化供应。

“日本政府正在认真考虑建立大规模的氢基础设施。”西村评论说：“Suiso Frontier号的运输能力为1250立方米的液化氢，我们的下一艘船将有16万立方米的能力。这是我们将氢气运输成本从每立方米89日元（0.61美元）降低到每立方米仅2.5日元战略的一部分”。

KHI的愿景是继续致力于氢能全产业链的，以成为世界顶级氢能产业制造商。

文章来源：嘿嘿能源heypower