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他山之石|全球首座零排放发电站于美国诞生 曾获“十大突破性技术”

2018-06-19 15:55来源:DeepTech深科技关键词:天然气电站燃煤电厂美国收藏点赞

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这次首次点火基本上验证了NetPower新电力系统的基本可操作性和技术基础。同时,也验证了东芝燃烧器在商业规模上的运作。但是,我们仍需要证据证明,该发电厂能以商业规模实现经济运行。

源头创新难能可贵,但仍有障碍

中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员陈成猛曾对DT君表示,为使以天然气和煤炭等为燃料的火电厂更清洁环保,在现有技术体系通常是进一步增设二氧化碳吸附、脱硫脱硝、降灰等环保装置来实现。然而,这些手段大都是补救性质的,会增加发电成本和能耗,降低经济效益。NetPower公司则不然。在天然气发电领域,他们选择了源头创新,彻底摒弃传统的以水蒸气为工质的热能循环过程,选用全新的以高压高温超临界二氧化碳为介质的Allam循环过程。这样就从本质上解决了二氧化碳排放和氮氧化合物污染的问题,且回收的二氧化碳还变废为宝,可应用于采油或作为化工原材料等利用。

他认为,NetPower该技术发电综合效率更高,设施大幅简化,固定投资少,占地面积小。如果该技术成熟并实现产业化,将引领热力发电领域的技术革命,不仅对天然气发电意义重大,对煤电领域也有非常重要的参考价值。另外,该技术的突破还有望改变当前全球碳排放和碳交易的格局。

按照陈成猛的分析,NetPower估计存在如下工程技术难点:一、由于工质从水蒸气变成了二氧化碳,对装置的技术要求变化会很大,许多设备都需重新设计开发,其与工艺的匹配性还需进一步的中试和工业示范验证。二、由于燃烧气氛从空气改为纯氧,这就需要在前端增加空气分离装置,会增加一些固定投资和单位能耗。此外,由此带来的燃烧速度控制和安全隐患亦不容小觑。

事实上,NetPower公司是8RiversCapital,Exelon电力公司以及CB&I能源公司合作的产物。

NETPower总裁CharlieBowser对于此次点火成功表示:“这是一个需要我们的投资者付出辛勤工作和奉献精神的成果,我们的成就完全符合我们的期望。”

另一个好消息是,过去几个月,美国政府通过了《未来法案》(FUTUREAct),该法案为发电厂或化工厂捕获和储存的每公吨排放物提供了高达50美元的税收抵免。

碳捕获与封存

碳捕获与封存(carboncaptureandstorage,CCS)技术自20世纪70年代就已经存在。但由于技术复杂而且成本较高,直到最近,人们才开始考虑用CCS技术改善气候。虽然风能、太阳能等清洁能源越来越便宜,但全世界80%的能源仍然来自于化石燃料。2017年,全球碳排放再创新高,全世界削减排放的整体日期不得不再度延迟。时间对我们而言是奢侈的,如果按照能源转换的固有节奏,我们将无法实现巴黎气候协定的目标。CCS犹如一场及时雨,可以帮助我们免于灾难性的气候变化。

CCS技术可以应用到传统化石燃料电厂,比如美国的PetraNova项目和加拿大的”边界大坝”(BoundaryDam)。二者都是捕获燃煤电厂的排放物,每年总共可以捕获超过200万公吨二氧化碳。但它们在捕获排放物的同时,却牺牲了燃料的能量转化效率,从而使电厂成本增高。NetPower认为,阿拉姆循环的高转化效率足以弥补碳捕获过程所损失的能量。

然而,目前仅有17家大型CCS工厂投入运营,每年它们减少进入大气的二氧化碳少于4000万吨。这不足我们每年排放的400亿公吨的0.01%。NetPower以更长远的眼光看待未来,采用新方法来部署碳捕集技术,该技术可以彻底改变我们使用天然气发电的方式。

如果试点电厂能全面运营并输出电力(25兆瓦的额定功率),NetPower会在2021年将其功率扩大为300兆瓦。试点电站作为测试设备不会掩埋排放物,但未来的大功率商业电站会这样做。迪米格没有透露太多细节,但他说公司目前正与投资者与合作伙伴共同协商以达成目标。

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