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三菱重工氫能白皮書丨氫為2050凈零未來提供動力

來源:新能源網(wǎng)
時間:2020-04-28 14:16:08
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三菱重工氫能白皮書丨氫為2050凈零未來提供動力  氫在全球?qū)崿F(xiàn)2050凈零排放中扮演著兩個關(guān)鍵角色:允許使用更多的可再生電力;幫助全球經(jīng)濟最難脫碳(電力難以觸及)的行業(yè)實現(xiàn)凈零排

  氫在全球?qū)崿F(xiàn)2050凈零排放中扮演著兩個關(guān)鍵角色:允許使用更多的可再生電力;幫助全球經(jīng)濟最難脫碳(電力難以觸及)的行業(yè)實現(xiàn)凈零排放。對于這兩種角色,有一些技術(shù)已經(jīng)成熟或處于開發(fā)的高級階段,可以在幾個關(guān)鍵的應(yīng)用場景中使用。

  在促進可再生電力的使用方面,氫可以在兩個關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮作用:

  ·作為可再生電力的一種能源儲存形式

  ·作為可再生能源的補充——一種可靠的清潔能源

  將氫的生產(chǎn)規(guī)模擴大到滿足這些功能所需的水平,需要中間過程,即通過碳捕獲、利用和儲存(CCUS)將傳統(tǒng)的氫生產(chǎn)脫碳,直到可再生能源電解制氫在商業(yè)上可行。

  在深度脫碳方面,氫可以在三個領(lǐng)域發(fā)揮作用:

  ·減少工業(yè)活動中被用于作為原料和高品質(zhì)的熱源的傳統(tǒng)生產(chǎn)過程

  ·長途和重型運輸應(yīng)用的減排,目前動力電池技術(shù)難以有效實施

  ·住宅和商業(yè)建筑的的供暖

  未來十年,在所有這些領(lǐng)域開發(fā)商業(yè)化的解決方案對于建立一個強大和可行的氫市場至關(guān)重要。

  1.1儲氫

  ACE項目(先進能源存儲系統(tǒng)):三菱日立電力公司(MHPS)與Magnum合作在美國猶他州建設(shè)世界上最大的可再生能源存儲項目??稍偕鷼鋵倪^剩的風電、光伏中產(chǎn)生并儲存在一系列地下鹽穴中。一個ACES項目的洞穴將儲存15萬兆瓦的可再生氫氣。

  1.2發(fā)電

  DLN技術(shù)。與ACE配套還有一個1.8GW燃煤電廠改造項目,該電廠將更換為三菱日立燃氫輪機,可在2025年實現(xiàn)30%的摻氫天然氣發(fā)電,2040年以前實現(xiàn)100%可再生氫發(fā)電。該項目采用三菱DryLowNOx (DLN)氫燃燒技術(shù),一方面減少氮氧化物另一方面有效防止回火。三菱計劃在2025年其日本高砂工廠測試100%氫氣燃燒技術(shù)。

  1.3大規(guī)模生產(chǎn)清潔氫

  KM-CDR工藝。位于美國德克薩斯州Petra Nova是世界上最大的CCUS項目,由NRG和JX日本石油天然氣勘探公司的合資建設(shè)和運營。該項目自2016年底開始運作,從240MW電廠捕獲超過90%的二氧化碳,并用于德州石油企業(yè)提高采收率(EOR)。項目投用的前10個月就捕獲了超過100萬噸二氧化碳,使用的正是三菱重工的碳捕獲技術(shù)(KM-CDR工藝™),即關(guān)西工藝,由三菱與關(guān)西電力公司合作開發(fā)的amine-based溶劑(KS-1)可有效吸收煙氣中的二氧化碳,并循環(huán)使用。

  2.1工業(yè)

  HYFOR項目。目前,世界上大部分煉鐵工藝都是用煤來提供熱量并作為還原劑。三菱重工公司Primetals Technologies正在開發(fā)一種使用用氫氣代替煉焦煤作為鐵礦石還原劑的方案,是世界上較先進的直接還原法用于去除鐵精礦材料的傳統(tǒng)預(yù)處理工藝。HYFOR工廠采用模塊化設(shè)計,每個模塊的最低額定容量為250,000噸/年,可廣泛適用于各種規(guī)模的鋼鐵廠。目前,奧地利鋼鐵制造商奧鋼聯(lián)(Voestalpine)的斯塔爾(Stahl)工廠將采用該項技術(shù),并于2020年底投入使用。

  2.2運輸

  國際海事組織(IMO)制定了2050年實現(xiàn)國際航運業(yè)溫室氣體排放量減半的目標。三菱重工認為,國際海事組織的排放目標將推動作為低碳航運燃料的氨需求。氨氣可以由氫氣合成,是一種氫氣大規(guī)模運輸方案,且可在室溫下加壓變成液體。三菱造船已經(jīng)擁有可同時輸運液化石油氣和氨的多氣船能力,同時也在研究液化二氧化碳運輸船技術(shù),這樣捕獲的二氧化碳可以運往任何適合存放的地點。

  2.3供熱

  兆瓦級SOFC技術(shù)。MHPS生產(chǎn)的250kW級固體氧化物燃料電池(SOFC)單元可以高效產(chǎn)生電和熱,并應(yīng)用于校園,工廠和商業(yè)樓宇。SOFC可以靈活使用液化天然氣、沼氣和氫氣。如果使用液化天然氣或沼氣,比傳統(tǒng)能源的碳排放量低47%。用綠氫作為燃料可將二氧化碳排放量降至零。目前,日本有8個項目正在使用該項技術(shù),其中有兩家使用氫作為SOFC燃料。MHPS目前正在測試一個新的1兆瓦SOFC版本。

  3.結(jié)論

  隨著政策制定者意識到僅僅通過可再生電力來脫碳不足以讓我們在2050年實現(xiàn)凈零排放的目標,氫已經(jīng)成為全球二氧化碳減排討論的首要議題。

  隨著其成熟度的不斷提高,氫可以與可再生能源協(xié)同,并幫助那些可再生能源難以觸及的領(lǐng)域深度脫碳。

  目前,全球許多行業(yè)和部門都在努力使氫在一系列應(yīng)用中具備商業(yè)可行性。三菱重工集團將竭盡全力提供技術(shù)和解決方案以實現(xiàn)這一潛力,并幫助建立一個可行的市場,在未來十年釋放對氫的強勁需求。(作者MHI)