低碳氢在电力的应用有限——技术可行性和基础设施篇
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财经
2024-11-06 08:30
澳大利亚
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编译：Ted
过去十年，可再生能源呈现爆炸式增长，预计可再生电力将在未来脱碳电网中占据主要发电份额。一些政府、行业机构和电力公司也在探索氢气在电力系统脱碳方面的潜在作用，特别是作为一种公认的“清洁”燃料，被视为天然气的替代品。表面逻辑很简单：用不排放二氧化碳的燃料替代化石燃料。本篇主要讨论以下两个加粗的问题，来回答低碳氢在电力行业脱碳方面可能发挥的作用：- 在电力行业使用氢气需要哪些基础设施，这些基础设施的成本是多少？
- 燃烧低碳氢是否会减少发电厂的生命周期温室气体排放？
- 在电力行业使用低碳氢的经济性如何，与替代技术相比如何？
涡轮机中燃烧氢气在技术上并不新颖。炼油、石化和钢铁行业在燃烧富氢混合气体用于供热和发电方面拥有丰富的经验。由于氢气的火焰温度较高，燃烧氢气产生的氮氧化物排放量比燃烧天然气多。增加氢气燃烧百分比有几个技术挑战，必须与氮氧化物排放同时解决，例如回火、稳定性、增加体积流量以及爬坡和负载变化影响。随着更多项目的建设，这些挑战可以克服。虽然氢气的物理和化学性质在燃烧纯氢流时会带来额外的技术挑战，但目前主要涡轮机设备制造商 (OEM) 提供的产品可以在高达 30%-100% 的氢气/天然气比例（按体积计算）下运行。然而，涡轮机只是发电厂的一部分。现有的天然气发电厂需要进行一些调整来促进氢气的使用。
What Infrastructure Required and Its Cost
使用氢气发电厂的最大挑战是储存和向工厂输送足够量的清洁氢气。与天然气相比，氢气的体积能量密度约为天然气的三分之一。因此，在相似的温度和压力下，储存与给定体积的天然气相同的能量需要三倍的氢气体积，这使得使用现有的天然气基础设施来运输氢气变得复杂，因为现有的管道需要更大或在更高的压力下运行才能输送相同数量的能量。为了增加其体积能量密度并实现更高效的处理，氢气通常被压缩到高达大气压力的 700 倍。然而，这种方法需要大量的能源投入以及高昂的资本和运营成本。此外，计划使用氢气运行的发电厂没有现有的氢气输送网络，也不能简单地将现有的天然气用于氢气输送和分配，这意味着工厂开发商还需要考虑与增加氢气输送基础设施相关的成本和其他许可、选址和开发挑战。
