1870年，吉爾斯·費(fèi)恩在科幻小說《神秘島》中寫道：“我相信，總有一天可以用水來做燃料，氫和氧可以單獨(dú)地或合在一起使用，所供給的光和熱是煤炭無法達(dá)到的。水將是未來的煤炭。”

百年前的暢想對(duì)于如今的能源發(fā)展有何借鑒？

清潔發(fā)電，GE站在何處，眺望何方？

氫能：無盡的寶藏

氫，元素周期表里的一號(hào)元素，無色無味無臭，燃燒后的產(chǎn)物是水，拉丁文的含義就是“水的生成者”。氫氣是常見燃料中熱值最高的，是石油的3倍，煤炭的4.5倍，這意味著消耗同樣質(zhì)量的石油、煤炭和氫氣，氫氣所提供的能量最大。氫以清潔、高熱值和零排放的優(yōu)勢(shì)，早已引發(fā)了人們對(duì)未來能源格局的期許和探討：

早在二戰(zhàn)期間，

氫已被用作A-2火箭液體推進(jìn)劑；

1970年，

阿波羅登月飛船的起飛火箭采用的就是液氫；

2018年9月，

全球首輛氫能源火車于德國(guó)投入服務(wù)……

一次能源依存度高達(dá)90%以上的日本對(duì)氫能的開發(fā)利用更加執(zhí)著。早在2014年4月制定的“第四次能源基本計(jì)劃”中，日本政府就明確提出了加速建設(shè)和發(fā)展“氫能社會(huì)”的戰(zhàn)略方向。又在2017年12月發(fā)布了“氫能源基本戰(zhàn)略”，確定了2050年氫能社會(huì)建設(shè)的目標(biāo)以及到2030年的具體行動(dòng)計(jì)劃。

2018年以來，氫能在國(guó)內(nèi)的熱度也陡增，成為了能源界備受關(guān)注的新寵兒。北京、上海、廣東佛山、山東濟(jì)南等七城市出臺(tái)氫能發(fā)展規(guī)劃。武漢計(jì)劃到2025年實(shí)現(xiàn)氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值1000億元。2019年全國(guó)政協(xié)十三屆二次會(huì)議（兩會(huì)）首次將氫能寫入《政府工作報(bào)告》。“氫能”與“燃料電池汽車”成為諸多全國(guó)政協(xié)委員和全國(guó)人大代表提案、議案中的熱詞。而氫能在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型道路上的應(yīng)用主要集中在氫燃料電池車和氫能發(fā)電。

發(fā)電端應(yīng)用：更“凈”一步

目前，氫氣在航天領(lǐng)域中常用作火箭燃料，國(guó)際上對(duì)氫氣和天然氣混燒的燃?xì)廨啓C(jī)甚至純氫燃?xì)廨啓C(jī)的研究已取得不小的進(jìn)展。但是高混合比例的氫氣混合燃料，需要面對(duì)回火、燃燒壓力波動(dòng)和氮氧化物等幾大技術(shù)挑戰(zhàn)，技術(shù)攻克仍需要一定時(shí)間，作為向富氫或純氫燃機(jī)輪機(jī)發(fā)展過程中的過渡，天然氣-氫氣混合燃料在發(fā)電端的應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。通過天然氣加氫，可以提高天然氣燃燒速率，擴(kuò)展天然氣的穩(wěn)定稀燃極限。這充分利用了氫氣和天然氣兩種燃料的優(yōu)點(diǎn)，不但大幅降低二氧化碳和氮氧化物等污染物排放，還為規(guī)?；瘹淠芾锰峁┘夹g(shù)儲(chǔ)備。

當(dāng)前，GE發(fā)電已為客戶提供成熟的氣電解決方案。而具有前瞻性思維的GE工程專家們?cè)缇蜑镚E燃?xì)廨啓C(jī)配備了面向未來的全面技能，展開了氫氣在燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用的實(shí)踐。GE發(fā)電燃?xì)庀到y(tǒng)的Jeff Goldmeer曾在NASA就職，很熟悉氫氣在航天領(lǐng)域的應(yīng)用，他表示：“我們的客戶常常發(fā)會(huì)問，如何能在發(fā)電端利用氫能，從而實(shí)現(xiàn)更加環(huán)保的發(fā)電方式？我會(huì)自豪地告訴他們，諸多GE設(shè)備其實(shí)已經(jīng)具備了燃燒氫能的條件，這一設(shè)想正在被逐步實(shí)現(xiàn)！” GE在美國(guó)，亞洲及歐洲運(yùn)營(yíng)的70多臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)組都有著應(yīng)用氫氣作為混合燃料的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并已累計(jì)運(yùn)行四百萬(wàn)小時(shí)。


經(jīng)過十余年的發(fā)展，中國(guó)產(chǎn)氫量已位居世界第一，年產(chǎn)量接近2000萬(wàn)噸。天然氣、醇類、電解水和煤炭是提煉氫能的主要來源，其中煤炭是氫最為經(jīng)濟(jì)的提煉來源，由于我國(guó)每年煤炭消耗量巨大，因此排放的污染物造成巨大的環(huán)境壓力，通過煤炭制氫，再將氫能運(yùn)用于燃料電池汽車等終端，可以大幅減少城市交通帶來的污染。這也是煤炭清潔化利用，煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要領(lǐng)域。

而除了作為燃料，氫能還可以實(shí)現(xiàn)能源間的連結(jié)轉(zhuǎn)化，是清潔能源消納的重要載體和儲(chǔ)能方式。在2015年及2016年，德國(guó)和英國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)量達(dá)5太瓦時(shí)。這些電力足以滿足整個(gè)印度一天的用電需求。倘若這些“多余”的風(fēng)電可以用來電解水，從而以氫能的方式儲(chǔ)存，就可以促進(jìn)清潔能源消納，避免不得已的“浪費(fèi)”。

未來能源發(fā)展的趨勢(shì)必然更加多元。如何實(shí)現(xiàn)更加清潔、高效、低成本的發(fā)電方式，我們依舊在上下求索。在當(dāng)前及之后的一段時(shí)期內(nèi)，天然氣發(fā)電必然肩負(fù)起連接未來能源社會(huì)的橋梁作用，如何更具前瞻性地運(yùn)用天然氣，如何將天然氣與氫能更好的融合，為迎接新能源紀(jì)元做好準(zhǔn)備？GE發(fā)電與你一起拭目以待！