12月28日，中國自主研發(fā)的全球首臺30兆瓦純氫燃氣輪機成功實現(xiàn)純氫發(fā)電并穩(wěn)定運行。這標(biāo)志著全球首個30兆瓦級“電-氫-電”實證示范項目從藍圖走向現(xiàn)實，是中國在氫能技術(shù)領(lǐng)域取得的又一重大突破。

據(jù)了解，純氫燃氣輪機項目的成功不僅解決了新能源富余電力消納的難題，更為構(gòu)建以新能源為主體的新型能源體系提供了切實可行的解決方案。

該項目巧妙融合了風(fēng)電、光伏和電解水制氫系統(tǒng)，構(gòu)建了一個完整的“綠電制綠氫，綠氫再發(fā)電”的能源轉(zhuǎn)化模式。

這種模式能夠有效地將可再生能源產(chǎn)生的富余電力轉(zhuǎn)化為氫能儲存，并在需要時重新轉(zhuǎn)化為電能，從而實現(xiàn)能源的靈活調(diào)配和高效利用。該項目入選首批國家級能源領(lǐng)域氫能試點項目，充分體現(xiàn)了國家對氫能技術(shù)發(fā)展的高度重視和大力支持。

據(jù)項目負責(zé)人王永志介紹，與同功率的火力發(fā)電機組相比，“木星一號”純氫燃氣輪機每年可減少碳排放超過20萬噸。其聯(lián)合循環(huán)一小時發(fā)電量高達4.8萬千瓦時，足以滿足5500個家庭一天的用電需求。這充分證明了氫能作為一種清潔能源的巨大潛力，以及其在減少碳排放、應(yīng)對氣候變化方面的積極作用。

該項目的成功投運，不僅能夠有效平抑可再生能源的波動，提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，更為未來的能源轉(zhuǎn)型提供了可復(fù)制的實踐范式。通過該項目的示范效應(yīng)，有望助力中國打造國家級氫能示范高地，推動氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

純氫燃氣輪機的工作原理、技術(shù)突破與環(huán)保效益

純氫燃氣輪機作為一種新興的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，憑借其高效、清潔的特性，在能源轉(zhuǎn)型中扮演著越來越重要的角色。其工作原理主要包含燃料與空氣的預(yù)處理、燃燒室內(nèi)的反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)換與輸出、以及余熱利用與排放處理四個核心環(huán)節(jié)。

首先，在燃料與空氣的預(yù)處理階段，純氫燃氣輪機采用氫氣作為唯一燃料。氫氣通過管道輸送至燃燒室前，需要通過泵進行增壓，以達到特定的壓力標(biāo)準(zhǔn)。

同時，空氣則由壓氣機逐級壓縮，形成高溫高壓的氣體。這一過程至關(guān)重要，它確保了氫氣與空氣能夠以合適的比例充分混合，為后續(xù)的高效燃燒奠定堅實的基礎(chǔ)。

其次，在燃燒室內(nèi)的反應(yīng)階段，增壓后的氫氣與壓縮空氣在燃燒室內(nèi)充分混合，并通過先進的預(yù)混燃燒技術(shù)點燃。氫氣燃燒能夠釋放出巨大的熱能，使得混合氣體的溫度迅速升高，形成高溫高壓的燃氣。該過程需要精確控制燃燒參數(shù)，以避免回火、振蕩等潛在問題，同時實現(xiàn)低排放的環(huán)保目標(biāo)。

接著，高溫高壓的燃氣流入燃氣輪機的透平（渦輪），推動渦輪葉片以高速旋轉(zhuǎn)。渦輪產(chǎn)生的機械能通過軸系傳遞，一部分用于驅(qū)動壓氣機持續(xù)運轉(zhuǎn)，形成自持循環(huán)系統(tǒng)。而另一部分機械能則可以對外輸出，直接帶動發(fā)電機進行發(fā)電，或者通過減速齒輪箱驅(qū)動船舶螺旋槳等負載，實現(xiàn)能量的有效利用。

最后，燃氣輪機排出的廢氣通常溫度仍然較高。為了進一步提高能源利用效率，可以將這些廢氣引入余熱鍋爐進行熱交換，加熱水產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動蒸汽輪機進行二次發(fā)電，從而形成聯(lián)合循環(huán)模式，顯著提升整體發(fā)電效率。與此同時，最終排放的廢氣會經(jīng)過煙氣脫硝系統(tǒng)進行凈化處理，確保其符合嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

“木星一號”30兆瓦純氫燃氣輪機

“木星一號”30兆瓦純氫燃氣輪機，我們可以更清晰地了解這項技術(shù)的實際應(yīng)用及其優(yōu)勢。“木星一號”在技術(shù)上取得了顯著突破，它采用了微預(yù)混低排放燃燒技術(shù)，并通過氣動熱力設(shè)計、仿真分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計迭代，結(jié)合3D打印制造一體化燃燒室噴嘴，成功攻克了氫氣燃燒過程中易回火、強振蕩、排放高等技術(shù)難題。

在性能優(yōu)勢方面，“木星一號”單臺機組即可有效解決100萬千瓦風(fēng)光新能源項目的棄電問題。通過構(gòu)建“電-氫-電”模式，實現(xiàn)跨天、跨月、甚至跨季節(jié)的儲能，能夠有效平抑可再生能源的波動性，顯著提升電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力。

更重要的是，純氫燃氣輪機在環(huán)保效益方面表現(xiàn)卓越。其燃燒產(chǎn)物僅為水，不產(chǎn)生二氧化碳及其他有害氣體排放。在聯(lián)合循環(huán)模式下，發(fā)電效率能夠得到顯著提升，為能源轉(zhuǎn)型提供了一種具有可復(fù)制性的實踐范式，助力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

純氫燃氣輪機憑借其高效的能量轉(zhuǎn)換、清潔的排放特性以及儲能潛力，在應(yīng)對能源危機和氣候變化挑戰(zhàn)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的持續(xù)降低，純氫燃氣輪機有望在未來的能源體系中發(fā)揮更加重要的作用。

最后

中國自主研發(fā)的30兆瓦純氫燃氣輪機成功發(fā)電，是中國在氫能技術(shù)領(lǐng)域取得的一項具有里程碑意義的成就。該項目不僅解決了實際的能源問題，更對未來的能源發(fā)展方向起到了重要的示范作用。