GE簽訂燃機全機型氫升級協議

日前，通用電氣天然氣發電公司(GE Gas Power)和德國能源巨頭Uniper公司，已同意推出一份詳細的脫碳路線圖，其中包括對通用電氣對于歐洲各地的天然氣發電廠和天然氣儲存設施的所有燃氣輪機和壓縮機進行氫的升級。

根據協議，通用電氣天然氣電力公司和Uniper將成立一個聯合工作組，探索、評估和開發Uniper公司旗下裝機容量達4 GW的GE燃氣輪機機組的脫碳技術和服務選項。然后，該工作組將在2021年初推出一份路線圖，“對推動脫碳所需的潛在升級和(研發)計劃進行評估”。

在7月21日的一份聯合聲明中，兩家公司指出，這項協議源于一種“跨越數十年”的關系。“Uniper”是第一個采用通用電氣行業領先技術的公司，比如英國的Uniper谷物發電站、Connah 's Quay或Enfield，或者德國的Uniper天然氣存儲設施，如Etzel或Epe，”兩家公司表示。

 

但今年6月簽署的全機型脫碳協議對通用電氣的天然氣發電業務來說是獨一無二的，它表明這家美國主要燃氣輪機制造商正不斷努力在競爭日益激烈的全球燃氣輪機市場上開拓有利可圖的利基市場。通用電氣表示，這將為“通用電氣的整體脫碳技術評估提供機會”。

Uniper,與西門子和已經有一個類似交易，發起了“清潔氣”的解決方案,該協議提供了另一個機會利用最新的技術創新,它體現了這家以化石能源為主的公司的決心：于2035年前退出煤炭，成為碳中性的發電企業。

GE復興燃氣輪機傳統業務

該協議表明，自20世紀40年代起就開始開發和商業化一系列燃氣輪機技術的通用電氣，正在加強其對技術的關注，以使其燃氣輪機繼續繼續發揮作用，因為能源領域的脫碳進程正在加快。

The gas turbine shown here was the first to be used for electric utility power generation in the U.S. It operated at the Belle Isle Station in Oklahoma from 1949 to 1980. This two-stage expansion turbine has a 15-stage axial compressor and ran on natural gas. It drove a 3.5-MW generator at 3,600 rpm through a reduction gear. Courtesy: American Society of Mechanical Engineers通用電氣高管指出一個投資者電話會議中概述公司的第二季度收益7月29日,通用電氣已經扭轉過程中陷入困境的電力企業在COVID-19流行攪亂了供應鏈,導致服務延遲,收入相比去年上半年的下降10%。值得注意的是，在過去的6個月里，通用電氣燃氣電力公司記錄在案的燃氣輪機訂單只有15個——而在2019年上半年是35個——而且只有2個是其HA級的訂單。

Courtesy: www.ge.com該公司在7月29日的10-Q文件中指出:“由于油價和經濟放緩，客戶預算緊縮，融資渠道受限，特別是在天然氣發電領域，我們完成交易的能力受到了影響。”“展望未來,我們預計電力市場繼續受到產能過剩的影響,增加維修安裝基礎,價格競爭的壓力和不確定的交易時機關閉由于融資和在新興市場和正在進行的工作的復雜性COVID-19的影響。市場因素，如提高能源效率和可再生能源普及率繼續影響長期需求，”它表示。

不過，通用電氣樂觀地認為，天然氣生產在進一步脫碳努力中可以發揮重要作用。燃氣發電可以扮演一個角色作為電力行業有效的貢獻者脫碳”由于它所提供的大量的環境和經濟效益通過效率、燃料靈活性,燃燒后碳捕獲,”通用電氣發言人告訴權力7月29日當問及協議因素到通用電氣的總體業務戰略。

與Uniper的全機型協議似乎已經激起了通用電氣客戶的興趣，他們希望達成“類似的協議和努力”。但這位發言人指出，要想取得成功，“這必須是整個行業的優先事項。”

然而，正如GE天然氣電力公司負責脫碳的緊急技術總監Jeffrey Goldmeer博士在6月份告訴Power公司的那樣，為其天然氣發電單元設計低碳技術選項對公司來說并不新鮮。“燃氣輪機，無論是現在運行還是將來安裝，都可以升級到使用可再生能源(零碳燃料)，比如氫。事實上，通用電氣30多年來一直在低熱值燃料能力方面處于行業領先地位。通用電氣的燃氣輪機在70多個站點使用氫氣和類似的低熱值燃料，運行時間超過600萬小時。

通用電氣還一直在開發先進的燃燒技術，用于氫作為燃料的應用。“DLN 2.6e燃燒系統最初是作為美國能源部高氫燃機項目的一部分開發的，已經證明了能夠對50/50的天然氣和氫混合燃料運行;該功能可以作為GE的9HA和7HA.03的選項。

與Uniper的合作內容的機型幾乎是全系列的，包括LM2500和LM6000 航空衍生型燃氣輪機，以及6 F, 9 E, 9 F GT26重型燃氣輪機。發言人指出,這就是為什么該公司認為該協議是“通用電氣整體脫碳的機會的整體評估”。
到目前為止，該公司已經在其燃氣輪機產品組合中部署了廣泛的燃燒技術，“使其航空衍生機型和B/E級機群的氫濃度(按體積計算)達到100%。”“我們的先進級機型(F級、H級)的配置可以允許氫濃度高達50%-60%(按體積計算)的燃料運行(取決于具體的燃氣輪機)，并根據客戶的需要有技術途徑達到更高的濃度。”

為什么氫升級是天然氣發電的未來？

對于Uniper公司而言，該協議是其今年年初制定的戰略目標的另一個關鍵。該戰略目標是到2035年在歐洲發電業務實現氣候中和’(小編注：climate-neutrality,即碳排放量與抵消措施達成平衡)”，到2050年在全球其它地區實現氣候中和。

值得注意的是，脫碳也是反映芬蘭國有公用事業公司Fortum的一項重大舉措。今年3月，Fortum結束了與Uniper所有權長達兩年多的收購戰，并收購了此前由維權基金Elliott和Knight Vinke持有的股份。Fortum目前持有德國能源集團69.9%的股份，它一直在推動“在未來幾十年里，越來越多的清潔天然氣、能源存儲和其他靈活的解決方案，以提供安全的供應。”

Uniper’s asset portfolio as of December 2019. Courtesy: Uniper

但對于擁有1.15萬名員工并在40多個國家開展業務的Uniper來說，未來的任務是巨大的。Uniper目前擁有34 GW的裝機容量。大約有50%/17.4 GW是燃氣發電，主要在俄羅斯、德國、英國，還有瑞典、荷蘭和匈牙利。該公司在歐洲的燃氣機隊總發電量約為9GW，大約26%是煤電，剩下的是水電和核電。

與此同時，Uniper在德國、奧地利和英國也有多個天然氣儲存設施(總容量為75億立方米)。該公司解釋說:“天然氣儲存設施基本上連接了天然氣的連續生產和季節性波動的天然氣銷售(夏季/冬季)，對于克服供應中斷是必要的。”對脫碳的推動為這些資產提供了一項新功能:“如今，存儲容量可以在市場上自由預訂，因此需要更大的注入和提取靈活性。地下儲氣設施在靈活低碳燃氣電站的供應中也越來越重要。當來自風能或太陽能的可再生能源暫時無法獲得時，他們會在短時間內填補空白。”

Power-to-gas essentially entails using an electrolyzer to split water into oxygen and hydrogen. The hydrogen can be used directly or fed into an assortment of processes. Courtesy: International Renewable Energy Agency (IRENA)

通用電氣和Uniper沒有提供項目相關的成本細節，Uniper告訴POWER公司，為了實現其脫碳目標，公司計劃在“未來幾年”在綠色技術和脫碳方面投資約12億歐元。

初步的研究和開發已經點燃了人們對這一戰略的熱情。2013年8月啟動的風能Falkenhagen項目，以及2015年投入使用的風能漢堡工廠，都表明了Uniper如何實現天然氣資產的脫碳。2018年，Uniper開始每天生產1400立方米的合成甲烷，這些甲烷通過2兆瓦的堿性電解槽從1兆瓦的風力發電中提取，并繼續將其輸送到位于德國Falkenhagen的天然氣分銷管道網絡中。Uniper計劃繼續這些項目，在德國的Reallabor Bad Lauchstadt塑造一個“綠色”氫經濟，然后安裝與氫兼容的燃氣輪機。

About 143 power-to-gas projects producing hydrogen and/or methane have operated since 1988 in 22 countries. Most were pilots or demonstration projects under 1 MW—but that may be about to change. Source: Technical University of Applied Sciences (OTH)/POWER magazine

值得注意的是，Uniper正在與Lingen的一個煉油廠合作，探討在煉油廠過程中使用再生產生的氫的概念。此外，該公司還參與了“生活實驗室”支持項目“Bad Lauchstadt能源公園”和“NorddeutschesReallabor”，在這些項目中，將開發部門耦合的大規模示范和風力發電廠的后使用概念。

“歐洲將需要大量氫氣”

在5月20日的Uniper年度大會上，首席執行官Andreas Schierenbeck表示，推動可再生能源生產的氫氣，既基于可再生能源的新用途，也基于氫氣的巨大潛力。“在德國，有12億到14億歐元的風能沒有被生產出來，因為它們不能從北方運往南方。德國人已經在為這種幻影能量買單，所以把它轉換成另一種能源是有意義的。”“我認為，能源轉型離不開氫。”

Schierenbeck指出，氫的應用范圍很廣。“它可以用于燃料電池，以促進新的移動形式，并作為合成燃料的基礎。”但它也是“一種儲能介質，可以靈活地存儲可再生能源，以應對供應，從而幫助平衡供需。”“這也是行業耦合的先決條件。“在那些不能直接使用可再生能源的領域，綠色氫及其衍生物(power-to-x)為脫碳創造了新的機會，例如在海運和空運領域。”

Uniper確信，在未來幾年，“歐洲將需要大量的氫氣”，而不可避免的是，“成本因素和生產能力的缺乏”將阻止“至少在最初”僅從可再生能源生產氫氣。他說:“我們的建議非常簡單:讓我們盡可能快速、高效地建造未來氫經濟所需的基礎設施，然后盡可能快地生產出盡可能多的氫。”

他表示，這種做法可能需要所有人都做好準備。今年4月，Uniper與西門子天然氣和電力公司(Siemens Gas and Power)簽署了一項類似協議，以開發脫碳項目并促進行業間的耦合。而西門子協議的范圍還包括評估Uniper現有的燃氣輪機的氫利用潛力和儲氣設施。根據4月新聞發布,使用西門子的焦點將是“定義……氫可以扮演何種角色unip未來進化的煤炭發電廠。Uniper最近宣布，“最遲”將在2025年前關閉或改造其在德國的燃煤電廠。

正如Uniper發言人Georg Oppermann在7月28日對POWER表示的那樣，“與西門子的合作當然是集中在西門子制造的資產上——德國和其他地方的燃氣輪機——但也是在脫碳背景下的其他資產上的長期合作伙伴關系。”另一方面，與通用電氣合作的脫碳項目將“專注于GE提供的燃氣輪機和壓縮機，這些設備主要集中在英國和荷蘭。”

西門子、三菱也對氫燃料寄予厚望與通用電氣一樣，西門子天然氣和電力公司也非常注重幫助客戶實現脫碳目標。西門子公司首席執行官喬?凱瑟爾表示，“向可持續的、經濟上可行的能源供應轉變將需要大量投資”，這為西門子能源公司帶來了“巨大的機遇”。

7月9日，99.36%的西門子公司的股東投票通過分拆業務，西門子能源AG-Kaeser還指出他要求西門子能源執行董事會“快速提交計劃退出燃煤發電的方式滿足我們的利益相關者的需要。”

Siemens’ 100% hydrogen gas turbine roadmap as of April 2020. Courtesy: SiemensKaeser表示，這家獨立公司的未來將深深植根于“氫解決方案”。這種潛力必須被最大化。凱瑟爾指出，7月8日，歐盟委員會推出了政府和私營部門之間的清潔氫聯盟，以促進可再生能源生產的氫的生產、分銷和消費。他說:“計劃要求投資高達1800億歐元，到2050年創造約100萬個就業機會。”
“這一舉措也是迫切需要的，因為從化石燃料到可再生能源的結構性轉型將會帶來代價。”在就業、資格和價值創造的地區分布方面，將會付出代價——換句話說，在選擇商業地點的政策方面。在這方面，我們迫切需要一項共同計劃，以應對挑戰，抓住機遇。”

This graphic shows the hydrogen capability for Siemens’ gas turbine portfolio in new-unit applications. WLE stands for wet low emissions and DLE stands for dry low emissions combustion technologies. Courtesy: Siemens西門子(Siemens Gas and Power)已經投入巨資開發這一潛力。根據歐洲行業協會EUTurbines設定的目標，西門子于2019年1月推出了一份雄心勃勃的路線圖，目標是到2020年將其燃氣輪機的氫發電能力提高到至少20%，到2030年達到100%。

MHPS has bagged an order for the first advanced-class gas turbines（M501JAC） designed to transition to renewable hydrogen fuel from Utah’s state-owned Intermountain Power Agency (IPA).Courtesy: MHPS

另一個激烈的燃氣輪機市場競爭對手三菱日立電力系統(MHPS)也寄望于氫市場。該公司今年3月收到一份的兩臺M501JAC合同，”專門設計和采購，作為從煤炭過渡至天然氣，最終過渡到可再生氫燃料的全面計劃的一部分”該公司還探索構建氫基礎設施。例如,2019年5月,它宣布了一項倡議與Magnum Development,開發大規模的先進清潔能源存儲項目。

The Magnum power plant in the Netherlands, where MHPS has verified that conversion to hydrogen-fired power generation is possible. Courtesy: MHPS據悉，MHPS公司也在類似的交易上取得了進展，并計劃為“未來”出售的每臺燃氣輪機提供可再生氫燃料能力，MHPS美洲首席區域官和歐洲、中東和非洲(EMEA)聯合首席區域官保羅·布朗寧(Paul Browning)說。“這使得我們的客戶現在建設天然氣發電廠，未來隨著時間的推移可將其轉變為可再生能源。這給電站運營商提供了靈活性，在現在和將來選擇天然氣發電和可再生能源存儲的組合，以最好地滿足電網需求。”

（燃氣輪機動力之源）