Авиационная энергетика Huatian нацелена на глобальное направление развития водородной энергетики, сжигание водородаГазовая турбинаТехнологические разработки и практические применения были глубоко изучены и скомпилированы, чтобы обеспечить надежную техническую поддержку и практический опыт для широкого применения газовых турбин в области водородной энергии.

По мере того, как мир движется к чистому нулевому выбросу углерода, быстро развиваются установленные мощности для производства электроэнергии из прерывистых возобновляемых источников (особенно ветровой и солнечной энергии), и вопрос о том, как наилучшим образом интегрировать прерывистые возобновляемые источники энергии для обеспечения безопасности электроснабжения, стал глобальной темой.

Логика хранения энергии при сжигании водорода

Установка возобновляемых источников энергии постоянно расширяется, что усложняет баланс ресурсов энергосистемы. В то время как аккумуляторные батареи становятся все более распространенным вариантом, использование водорода в качестве носителя энергии будетЗапасы водородаВ сочетании с газовыми турбинами, чтобы обеспечить оптимальное использование прерывистых возобновляемых источников энергии, также имеет значительную привлекательность.

Передовой концепцией является использование избыточной энергии ветра и солнечной энергии для получения с помощью электролиза воды."Зеленый водород"Храните его для выработки водородной энергии на газовых турбинах, чтобы достичь нулевого углерода и регулируемой выработки электроэнергии. По сути, зеленый водород может использоваться в качестве формы хранения энергии ветра и солнца.

Стандартизация преобразования водорода на ТЭС

Все технологии зеленого водорода, которые в настоящее время изучаются глобальными производителями двигателей, включая производство зеленого водорода, хранение зеленого водорода и его применение в газовых турбинах, являются зрелыми коммерческими технологиями. Задача заключается в том, чтобы расширить масштабы этих технологий и быстрее вывести их на рынок.

В настоящее время несколько производителей газовых турбин по всему миру модернизируют газовые турбины в энергетическом секторе, добиваясь устойчивого прогресса в использовании водорода. В сентябре 2020 года Mitsubishi Power представила, как утверждается, первый в мире « стандартный пакет» зелено - водородной интеграции, который поддерживает переход от традиционных газовых электростанций к водородной энергии. Другие хостинг - производители по всему миру также работают с клиентами, выпуская свои собственные « стандартные пакеты» для разработки стандартизированного решения для преобразования водородной энергии на всех газовых электростанциях. « Стандартный пакет» решает сложные проблемы, с которыми могут столкнуться производители электроэнергии и операторы сетей при интеграции возобновляемых источников энергии, газовых турбин, зеленого водорода и других технологий хранения энергии. Это также поможет снизить затраты, расширить масштаб и повысить приемлемость рынка.

Содержание соответствующих стандартных пакетов в основном сосредоточено на следующих аспектах.

Что касается общей реконструкции электростанции

Сокращение расходов на модернизацию путем совместного использования государственных вспомогательных систем. При строительстве системы электролизеров можно совместно использовать первоначальную систему охлаждающей воды электростанции, систему смягчающей воды и множество электрооборудования. Благодаря этому синергизму можно уменьшить сложность системы, а также повысить операционную эффективность и снизить инвестиционные затраты.

В физической интеграции

Во - первых, комплексное проектирование выпрямителей, трансформаторов, зданий и всего другого вспомогательного оборудования; Во - вторых, в области взлома электролизеров и газовых турбин изучаются способы использования остаточного тепла газовых турбин. Например, электролизер обеспечивает низкосортное тепло, чтобы помочь ему повысить эффективность запуска и работы.

Цифровая интеграция

При интеграции всех других устройств в ломы ищите стандартизацию цифровой интеграции.

Примеры стандартизации электроэнергии Mitsubishi

Компания Mitsubishi Electric предлагает зеленоводородное решение под названием Hydaptive Standard Flexibility Package. Комплект Hydaptive предназначен для обеспечения гибкости возобновляемых источников энергии за счет почти мгновенных ресурсов баланса мощности, что значительно повышает способность электростанций с простым или комбинированным циклом увеличивать / уменьшать мощность для улучшения обслуживания баланса сети.

Он интегрирует газотурбинную электростанцию с установкой по производству водорода для электролитической воды в сочетании с хранением водорода на месте, производя 100% возобновляемой электроэнергии. Кроме того, программное обеспечение и элементы управления TOMONI обеспечивают быструю реакцию на нагрузку, интегрируя газовые турбины и электролизные установки. Пакет Hydaptive добавляет расширенную / расширенную емкость хранения, которая может быть использована для модернизации новых газотурбинных электростанций или существующих электростанций для повышения гибкости и продления срока службы активов.

Китайская попытка « стандартного пакета»

Совместный клиент и научно - исследовательский институт Huatian Aviation Power, подготовил « Голубую книгу по глобальному технологическому развитию водородной энергетики в газовых турбинах», а также систематически предложил отечественную версию « стандартного пакета» преобразования водородной энергии в газовых электростанциях, его основное содержание включает в себя следующие аспекты.

Безопасность транспортировки и хранения водородного топливаВсе

Крупномасштабная бесперебойная транспортировка водорода по газопроводам считается наиболее удобной и эффективной, однако водород имеет более широкий предел взрыва и более высокую скорость горения, чем природный газ. В сочетании с ухудшением качества водорода для металлических материалов необходимо срочно решить проблему безопасности транспортировки смешанного или чистого водородного топлива по существующим газопроводам.

Для обеспечения того, чтобы мощность двигателя оставалась неизменной, объемный расход природного газа в трубопроводе должен быть увеличен в 3,3 раза, поэтому необходимо улучшить перепад давления в трубе и повысить пропускную способность топлива, в то время как такие неблагоприятные факторы, как хрупкость водорода для металлических материалов и проникновение водорода, злонамеренно накладываются в высоковольтной рабочей среде.

Поэтому транспортировка водорода или смешанного водородного топлива требует особенно высоких требований к трубам и их процессам обработки. После того, как водород или смешанное водородное топливо будут транспортироваться по существующим трубопроводам в будущем, трубопроводы должны быть повторно проверены на дефекты, отремонтированы, обновлены и регулярно проверяться.

Хранение водорода в больших количествах на территории электростанции должно быть серьезным источником опасности, регулируемым различными секторами на разных уровнях, чтобы уменьшить возникновение опасных аварий, лучшим способом производства водородной энергии является немедленное использование, устранение цепочки хранения, снижение потенциальной опасности промежуточного процесса.

Реконструкция электростанции комбинированного цикла водородных газовых турбин

При низком процентном содержании водорода в топливе это мало влияет на сокращение выбросов CO2, поэтому отрасль предпочитает как можно скорее достичь 100 - процентного содержания водорода в топливе.

Во время сжигания водорода повышается реактивность водорода (скорость распространения пламени), что может увеличить риск отжига; Более короткое время задержки зажигания может увеличить риск случайного самовозгорания; По сравнению с природным газом, уровни и частота тепловых акустических колебаний при сжигании водорода также различны, что может повлиять на стабильность горения.

При таком же объеме тепловая ценность водорода (LHV) ниже, чем у природного газа, а это означает, что для достижения той же тепловой мощности требуется больший объёмный расход водорода; Сжигание водорода также увеличивает содержание влаги в выхлопных газах, что приводит к увеличению теплопередачи в тепловые компоненты, что, в свою очередь, требует большего охлаждения; Увеличение содержания влаги также делает термическую коррозию более легкой и может сократить срок службы некоторых компонентов.

Выбросы NOx

Из - за высокой температуры пламени водорода введение водорода в существующие электростанции с комбинированным циклом может привести к превышению лимита выбросов NOx следующим образом:

SCR: производные аммиака или аммиака используются в качестве восстановителя, добавляются в дымовой газ и реагируют на катализатор, превращая NOx в азот и воду. Для существующих ТЭЦ, если установлено оборудование SCR, может быть определенная способность выдерживать увеличение выбросов NOx. В противном случае может быть изменен только SCR или увеличена мощность уже установленного SCR.

Разбавление пара: при использовании пара в качестве разбавителя диффузионная горелка уже способна обрабатывать обогащенное водородом или даже чистое водородное топливо. Тем не менее, разбавление пара требует большого количества воды высокой чистоты, дополнительной энергии для получения пара и может увеличить напряжение в тепловом конце газовой турбины из - за увеличения теплопередачи.

В настоящее время основное внимание в исследованиях газовых турбин, работающих на водороде, уделяется сжиганию с предварительным смешиванием на основе технологии сухого низкого NOx (DLN).

Пространство

Модернизация водородных электростанций требует расширения трубопроводов и изменения материалов, чтобы адаптироваться к более высокому объемному потоку и предотвратить хрупкость водорода. При реконструкции не всегда есть место для более широких трубопроводов, поэтому, если электростанция может работать на водороде в будущем, должны быть построены трубопроводы большего диаметра, чтобы разместить необходимое количество водорода.

Объем водорода примерно в три раза меньше энергии природного газа, поэтому водород будет занимать больше места, обеспечивая такую же энергию. Для обеспечения непрерывной работы электростанции на объекте необходимо хранить некоторое количество водорода. Это влияет на общую конфигурацию электростанции и требует дополнительного пространства, так как резервуары для хранения водорода также требуют безопасной зоны.

Нынешние электролизные установки не могут непрерывно снабжать большие топливные электромеханические установки достаточным количеством водорода для обеспечения их непрерывной работы. Например, в настоящее время NEL M5000 является одним из более крупных водородных электролизеров, и для одной тяжелой газовой турбины GE 9HA.02 мощностью 571 МВт, сжигающей 100% водорода, она может удовлетворить только 1,2% своих потребностей. Но по мере того, как рынок адаптируется к растущему спросу на водород, ситуация будет продолжать улучшаться, но если водород будет электролизоваться на месте, возникнут пространственные проблемы.

Трубопровод

При транспортировке водорода по трубопроводу важно учитывать давление и температуру транспортировки, чтобы избежать водородной хрупкости в трубопроводах и вспомогательном оборудовании. Водород обычно сжимается от 35 до 150 бар для передачи по трубопроводу; Система распределения, которая поставляет газ многим конечным пользователям, обычно работает под давлением ниже 7 бар. Трубопроводы большего диаметра могут обеспечивать равный поток массы при более низком давлении.

Обработка топлива

Поскольку водород является очень легким газом, его молекулы очень малы и могут распространяться на определенные материалы, в том числе на некоторые типы стальных трубопроводов, и повышать риск их отказа. По сравнению с крупными молекулами, такими как природный газ, небольшие молекулы водорода также легче выходят через уплотнители и соединители.

Поскольку уровень природного газа в топливе будет постоянно снижаться, можно будет увеличить количество детекторов пламени, способных обнаруживать пламя водорода, и модернизировать газовые датчики, способные обнаруживать снижение уровня углеводородов.

Как правило, необходимо модифицировать корпус и систему вентиляции, чтобы снизить риск взрыва и пожара.

Установление стандартов и норм, касающихся обработки топлива на водородных электростанциях.

Прочее

Поскольку выхлопная энергия водородной газовой турбины может быть выше, может потребоваться корректировка котла остаточного тепла (HRSG), что является важным капиталовложением.

Как правило, требуется также значительное обновление системы управления, что может повлиять на производительность газовой турбины, включая выходную мощность и тепловую эффективность.

Если у электростанции есть долгосрочное соглашение об обслуживании, то, поскольку это может привести к увеличению расходов на техническое обслуживание, необходимо обсудить с поставщиком услуг возможность увеличения содержания водорода в топливе.