三菱日立J系列燃氣輪機實現商業化穩定運行百萬小時
來源：拉瓦錫1787 2020-04-17
燃機被譽為“工業皇冠上的明珠”，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電廠，并將其適時轉換為可再生氫發電設施。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，這事關電力行業的未來。”
——MHPS美洲區總裁兼首席執行官 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1700℃級燃氣輪機項目成果，實現了99.5％的行業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能力
目前，全球J系列燃氣輪機有43臺處于商業運行狀態，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電，商業化運營時間是競爭對手同級別產品的兩倍。與同等規模的燃煤電廠相比，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發電廠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。現在，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。我們已逐步開發出世界上最大，最可靠和最節省燃料的燃氣輪機。”
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發電廠。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化日常運營，遠程監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電技術對環境的影響。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，隨著發電量的穩定增長，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展，風能和太陽能發電出現缺口期間如何使用無碳能源成為一個新的挑戰。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。
系列的最新創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％可再生氫發電。
MHPS還通過猶他州高級清潔能源存儲（ACES）項目，開發了網格化大規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存儲，并供給墨西哥灣沿岸的煉油廠。當風、光可再生能源發電受限時，存儲的可再生氫可以直接發電。
ACES項目概念圖
燃燒氫氣有兩個挑戰：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射業務中借鑒而來。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吉瓦聯合循環發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，大幅節省轉換成本。
（文中信息及圖片來自MHPS）
