GE签订燃机全机型氢升级协议

日前，通用电气天然气发电公司(GE Gas Power)和德国能源巨头Uniper公司，已同意推出一份详细的脱碳路线图，其中包括对通用电气对于欧洲各地的天然气发电厂和天然气储存设施的所有燃气轮机和压缩机进行氢的升级。

根据协议，通用电气天然气电力公司和Uniper将成立一个联合工作组，探索、评估和开发Uniper公司旗下装机容量达4 GW的GE燃气轮机机组的脱碳技术和服务选项。然后，该工作组将在2021年初推出一份路线图，“对推动脱碳所需的潜在升级和(研发)计划进行评估”。

在7月21日的一份联合声明中，两家公司指出，这项协议源于一种“跨越数十年”的关系。“Uniper”是第一个采用通用电气行业领先技术的公司，比如英国的Uniper谷物发电站、Connah 's Quay或Enfield，或者德国的Uniper天然气存储设施，如Etzel或Epe，”两家公司表示。

 

但今年6月签署的全机型脱碳协议对通用电气的天然气发电业务来说是独一无二的，它表明这家美国主要燃气轮机制造商正不断努力在竞争日益激烈的全球燃气轮机市场上开拓有利可图的利基市场。通用电气表示，这将为“通用电气的整体脱碳技术评估提供机会”。

Uniper,与西门子和已经有一个类似交易，发起了“清洁气”的解决方案,该协议提供了另一个机会利用最新的技术创新,它体现了这家以化石能源为主的公司的决心：于2035年前退出煤炭，成为碳中性的发电企业。

GE复兴燃气轮机传统业务

该协议表明，自20世纪40年代起就开始开发和商业化一系列燃气轮机技术的通用电气，正在加强其对技术的关注，以使其燃气轮机继续继续发挥作用，因为能源领域的脱碳进程正在加快。

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通用电气高管指出一个投资者电话会议中概述公司的第二季度收益7月29日,通用电气已经扭转过程中陷入困境的电力企业在COVID-19流行搅乱了供应链,导致服务延迟,收入相比去年上半年的下降10%。值得注意的是，在过去的6个月里，通用电气燃气电力公司记录在案的燃气轮机订单只有15个——而在2019年上半年是35个——而且只有2个是其HA级的订单。

Courtesy: www.ge.com该公司在7月29日的10-Q文件中指出:“由于油价和经济放缓，客户预算紧缩，融资渠道受限，特别是在天然气发电领域，我们完成交易的能力受到了影响。”“展望未来,我们预计电力市场继续受到产能过剩的影响,增加维修安装基础,价格竞争的压力和不确定的交易时机关闭由于融资和在新兴市场和正在进行的工作的复杂性COVID-19的影响。市场因素，如提高能源效率和可再生能源普及率继续影响长期需求，”它表示。

不过，通用电气乐观地认为，天然气生产在进一步脱碳努力中可以发挥重要作用。燃气发电可以扮演一个角色作为电力行业有效的贡献者脱碳”由于它所提供的大量的环境和经济效益通过效率、燃料灵活性,燃烧后碳捕获,”通用电气发言人告诉权力7月29日当问及协议因素到通用电气的总体业务战略。

与Uniper的全机型协议似乎已经激起了通用电气客户的兴趣，他们希望达成“类似的协议和努力”。但这位发言人指出，要想取得成功，“这必须是整个行业的优先事项。”

然而，正如GE天然气电力公司负责脱碳的紧急技术总监Jeffrey Goldmeer博士在6月份告诉Power公司的那样，为其天然气发电单元设计低碳技术选项对公司来说并不新鲜。“燃气轮机，无论是现在运行还是将来安装，都可以升级到使用可再生能源(零碳燃料)，比如氢。事实上，通用电气30多年来一直在低热值燃料能力方面处于行业领先地位。通用电气的燃气轮机在70多个站点使用氢气和类似的低热值燃料，运行时间超过600万小时。

通用电气还一直在开发先进的燃烧技术，用于氢作为燃料的应用。“DLN 2.6e燃烧系统最初是作为美国能源部高氢燃机项目的一部分开发的，已经证明了能够对50/50的天然气和氢混合燃料运行;该功能可以作为GE的9HA和7HA.03的选项。

与Uniper的合作内容的机型几乎是全系列的，包括LM2500和LM6000 航空衍生型燃气轮机，以及6 F, 9 E, 9 F GT26重型燃气轮机。发言人指出,这就是为什么该公司认为该协议是“通用电气整体脱碳的机会的整体评估”。
到目前为止，该公司已经在其燃气轮机产品组合中部署了广泛的燃烧技术，“使其航空衍生机型和B/E级机群的氢浓度(按体积计算)达到100%。”“我们的先进级机型(F级、H级)的配置可以允许氢浓度高达50%-60%(按体积计算)的燃料运行(取决于具体的燃气轮机)，并根据客户的需要有技术途径达到更高的浓度。”

为什么氢升级是天然气发电的未来？

对于Uniper公司而言，该协议是其今年年初制定的战略目标的另一个关键。该战略目标是到2035年在欧洲发电业务实现气候中和’(小编注：climate-neutrality,即碳排放量与抵消措施达成平衡)”，到2050年在全球其它地区实现气候中和。

值得注意的是，脱碳也是反映芬兰国有公用事业公司Fortum的一项重大举措。今年3月，Fortum结束了与Uniper所有权长达两年多的收购战，并收购了此前由维权基金Elliott和Knight Vinke持有的股份。Fortum目前持有德国能源集团69.9%的股份，它一直在推动“在未来几十年里，越来越多的清洁天然气、能源存储和其他灵活的解决方案，以提供安全的供应。”

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

但对于拥有1.15万名员工并在40多个国家开展业务的Uniper来说，未来的任务是巨大的。Uniper目前拥有34 GW的装机容量。大约有50%/17.4 GW是燃气发电，主要在俄罗斯、德国、英国，还有瑞典、荷兰和匈牙利。该公司在欧洲的燃气机队总发电量约为9GW，大约26%是煤电，剩下的是水电和核电。

与此同时，Uniper在德国、奥地利和英国也有多个天然气储存设施(总容量为75亿立方米)。该公司解释说:“天然气储存设施基本上连接了天然气的连续生产和季节性波动的天然气销售(夏季/冬季)，对于克服供应中断是必要的。”对脱碳的推动为这些资产提供了一项新功能:“如今，存储容量可以在市场上自由预订，因此需要更大的注入和提取灵活性。地下储气设施在灵活低碳燃气电站的供应中也越来越重要。当来自风能或太阳能的可再生能源暂时无法获得时，他们会在短时间内填补空白。”

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)

通用电气和Uniper没有提供项目相关的成本细节，Uniper告诉POWER公司，为了实现其脱碳目标，公司计划在“未来几年”在绿色技术和脱碳方面投资约12亿欧元。

初步的研究和开发已经点燃了人们对这一战略的热情。2013年8月启动的风能Falkenhagen项目，以及2015年投入使用的风能汉堡工厂，都表明了Uniper如何实现天然气资产的脱碳。2018年，Uniper开始每天生产1400立方米的合成甲烷，这些甲烷通过2兆瓦的碱性电解槽从1兆瓦的风力发电中提取，并继续将其输送到位于德国Falkenhagen的天然气分销管道网络中。Uniper计划继续这些项目，在德国的Reallabor Bad Lauchstadt塑造一个“绿色”氢经济，然后安装与氢兼容的燃气轮机。

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正在与Lingen的一个炼油厂合作，探讨在炼油厂过程中使用再生产生的氢的概念。此外，该公司还参与了“生活实验室”支持项目“Bad Lauchstadt能源公园”和“NorddeutschesReallabor”，在这些项目中，将开发部门耦合的大规模示范和风力发电厂的后使用概念。

“欧洲将需要大量氢气”

在5月20日的Uniper年度大会上，首席执行官Andreas Schierenbeck表示，推动可再生能源生产的氢气，既基于可再生能源的新用途，也基于氢气的巨大潜力。“在德国，有12亿到14亿欧元的风能没有被生产出来，因为它们不能从北方运往南方。德国人已经在为这种幻影能量买单，所以把它转换成另一种能源是有意义的。”“我认为，能源转型离不开氢。”

Schierenbeck指出，氢的应用范围很广。“它可以用于燃料电池，以促进新的移动形式，并作为合成燃料的基础。”但它也是“一种储能介质，可以灵活地存储可再生能源，以应对供应，从而帮助平衡供需。”“这也是行业耦合的先决条件。“在那些不能直接使用可再生能源的领域，绿色氢及其衍生物(power-to-x)为脱碳创造了新的机会，例如在海运和空运领域。”

Uniper确信，在未来几年，“欧洲将需要大量的氢气”，而不可避免的是，“成本因素和生产能力的缺乏”将阻止“至少在最初”仅从可再生能源生产氢气。他说:“我们的建议非常简单:让我们尽可能快速、高效地建造未来氢经济所需的基础设施，然后尽可能快地生产出尽可能多的氢。”

他表示，这种做法可能需要所有人都做好准备。今年4月，Uniper与西门子天然气和电力公司(Siemens Gas and Power)签署了一项类似协议，以开发脱碳项目并促进行业间的耦合。而西门子协议的范围还包括评估Uniper现有的燃气轮机的氢利用潜力和储气设施。根据4月新闻发布,使用西门子的焦点将是“定义……氢可以扮演何种角色unip未来进化的煤炭发电厂。Uniper最近宣布，“最迟”将在2025年前关闭或改造其在德国的燃煤电厂。

正如Uniper发言人Georg Oppermann在7月28日对POWER表示的那样，“与西门子的合作当然是集中在西门子制造的资产上——德国和其他地方的燃气轮机——但也是在脱碳背景下的其他资产上的长期合作伙伴关系。”另一方面，与通用电气合作的脱碳项目将“专注于GE提供的燃气轮机和压缩机，这些设备主要集中在英国和荷兰。”

西门子、三菱也对氢燃料寄予厚望与通用电气一样，西门子天然气和电力公司也非常注重帮助客户实现脱碳目标。西门子公司首席执行官乔•凯瑟尔表示，“向可持续的、经济上可行的能源供应转变将需要大量投资”，这为西门子能源公司带来了“巨大的机遇”。

7月9日，99.36%的西门子公司的股东投票通过分拆业务，西门子能源AG-Kaeser还指出他要求西门子能源执行董事会“快速提交计划退出燃煤发电的方式满足我们的利益相关者的需要。”

Siemens’ 100% hydrogen gas turbine roadmap as of April 2020. Courtesy: SiemensKaeser表示，这家独立公司的未来将深深植根于“氢解决方案”。这种潜力必须被最大化。凯瑟尔指出，7月8日，欧盟委员会推出了政府和私营部门之间的清洁氢联盟，以促进可再生能源生产的氢的生产、分销和消费。他说:“计划要求投资高达1800亿欧元，到2050年创造约100万个就业机会。”
“这一举措也是迫切需要的，因为从化石燃料到可再生能源的结构性转型将会带来代价。”在就业、资格和价值创造的地区分布方面，将会付出代价——换句话说，在选择商业地点的政策方面。在这方面，我们迫切需要一项共同计划，以应对挑战，抓住机遇。”

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西门子(Siemens Gas and Power)已经投入巨资开发这一潜力。根据欧洲行业协会EUTurbines设定的目标，西门子于2019年1月推出了一份雄心勃勃的路线图，目标是到2020年将其燃气轮机的氢发电能力提高到至少20%，到2030年达到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

另一个激烈的燃气轮机市场竞争对手三菱日立电力系统(MHPS)也寄望于氢市场。该公司今年3月收到一份的两台M501JAC合同，”专门设计和采购，作为从煤炭过渡至天然气，最终过渡到可再生氢燃料的全面计划的一部分”该公司还探索构建氢基础设施。例如,2019年5月,它宣布了一项倡议与Magnum Development,开发大规模的先进清洁能源存储项目。

The Magnum power plant in the Netherlands, where MHPS has verified that conversion to hydrogen-fired power generation is possible. Courtesy: MHPS据悉，MHPS公司也在类似的交易上取得了进展，并计划为“未来”出售的每台燃气轮机提供可再生氢燃料能力，MHPS美洲首席区域官和欧洲、中东和非洲(EMEA)联合首席区域官保罗·布朗宁(Paul Browning)说。“这使得我们的客户现在建设天然气发电厂，未来随着时间的推移可将其转变为可再生能源。这给电站运营商提供了灵活性，在现在和将来选择天然气发电和可再生能源存储的组合，以最好地满足电网需求。”

（燃气轮机动力之源）