煤电不再只是煤电:当12亿千瓦装机开始消化绿氢

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新能源材料头条
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6月7日,烟台。国家能源集团旗下的龙源技术,在40兆瓦燃煤锅炉中试试验平台上,完成了一次看似简单却意义深远的试验。

50%热量比的绿氢掺烧,加上100%纯氢燃烧的验证。从技术参数看,这是氢煤混燃低氮燃烧器的又一次突破。但从能源系统的角度看,这可能意味着更多。

当一台煤电机组的锅炉开始消纳风电制出的氢气时,它就不再只是煤炭时代留下的生产装置。它变成了连接两种能源的中转站,一个将不稳定的新能源电力转化为稳定输出的转换枢纽。

新能源的隐形瓶颈

过去十年,中国新能源的发展速度震惊了世界。风电和光伏装机规模持续扩大,在电力系统中的占比不断提升。但每一次产业高速增长,都会遇到属于自己的瓶颈。

制造业曾经遇到的是成本,互联网遇到的是流量,今天新能源遇到的是储能。

问题很好理解。风来了,风电就发电。太阳出来了,光伏就发电。但人们不会因为太阳出来就打开更多空调,也不会风大就启动更多工厂生产。发电和用电之间,存在天然的时间差。

内蒙古、新疆、甘肃等风光资源最丰富的地方,每到发电高峰期,就会出现大量电力无处安放的情况。电力现货市场里,不时出现负电价。有的发电企业还不得不倒贴钱,求人把电用掉。

当风电和光伏装机不断增长之后,问题逐渐从能不能发出来,变成了发出来以后怎么办。

储能并不是新课题。但锂电池主要解决几小时的调节,再长的话成本会大幅上升。抽水蓄能主要解决日内调节,受地形制约,建设周期长。当系统遇上连续阴天、整个季节风力偏弱,跨天、跨周甚至跨季节的能量调节需求,才是新能源规模扩张之后真正悬而未决的核心难题。

如果这个问题解决不了,新能源装机规模越大,弃电压力反而越大。

氢:电能的长期储存器

于是,人们开始把目光投向另一种物质:氢。

一公斤氢气的热值相当于约3公斤汽油。更重要的是,氢气不像电池那样有自放电的问题,也不像抽水蓄能那样受地形约束。在适当储存条件下,氢气能够实现跨月甚至跨季节储能。

这样一个新的能源链就出现了。

把风电或光伏多余的电力送入电解槽,将水分解成氢气和氧气,再把氢气储存起来。这个过程把不稳定的电能,转化成了一种稳定的化学能。从能源系统的角度看,氢并不仅仅是一种燃料,它更像是一块能够长期保存电力的超级电池。

国际能源署在多份报告中提到,氢能最大的价值之一在于长时储能。日本、德国、澳大利亚等国的氢能战略,也都把储能功能列在核心应用场景之中。

但新的问题随之出现,氢气储好了以后,谁来使用它?

煤电的新选择

国家能源集团给出的答案有些出人意料。它选择让煤电来消纳绿氢,乍看有些反常识,实际上却是当前条件下一条较为现实的路径。

中国拥有全球最大的煤电体系,总装机规模超过12亿千瓦。这些机组分布在能源消费最集中的地区,拥有成熟的运行体系、完善的输电网络以及数十年积累的管理经验。更重要的是,它们每天都需要消耗大量燃料,具备持续、稳定且规模巨大的能源需求。

对于绿氢来说,这正是理想的应用场景。

如果煤电机组能够使用氢气作为部分燃料,那么风电和光伏产生的富余电力就有了新的去处。原本难以消纳的电力,可以先制成氢气储存起来,再通过煤电机组重新转化为稳定的电力输出。虽然过程存在一定能量损耗,但它为跨季节储能提供了一种现实路径。

国家能源集团此次试验验证的,正是这条路径的可行性。

锅炉还在,汽轮机还在,输电线路也还在,运行团队和调度体系也都已经成熟。需要改造的主要是燃烧器、供氢系统以及安全控制装置。龙源技术此次突破的核心,就是自主研发的氢煤混燃低氮燃烧器。它解决了氢气燃烧速度快、容易回火和爆燃等关键技术难题。

在此基础上,40兆瓦燃煤锅炉首次实现了50%热量比掺氢燃烧,并完成100%纯氢燃烧验证。这意味着现有煤电机组经过改造后,具备利用氢气发电的技术可能。

角色的重新定义

更值得关注的是,在这条链条里,煤电承担的角色正在发生变化。

过去这些年,煤电的处境有些尴尬。从政策压力看,它是碳排放大户,是需要被约束、被改造、终将被逐步替代的对象。从电网现实看,它又是不可或缺的调峰压舱力量,新能源装机越大,对煤电灵活调节能力的依赖就越深。

这两种逻辑在同一时间压在煤电身上,形成了一种奇特的拉扯。电力系统不能没有它,但又不能放任它。

行业讨论了很多年,煤电的出路无非几条。碳捕集封存,成本高昂,配套设施稀缺。混氨燃烧,存在能量损耗,且氨本身有毒。掺烧生物质,受制于燃料来源分散。

氢煤混烧在这几条路里,有一个独特的地方。它是唯一一条把煤电和新能源直接连在一起的路。

CCUS改变的是煤电的尾气处理方式,煤电还是煤电。混氨中氨存在更大的能源消耗。只有氢煤混烧,通过制氢这个环节,把新能源的电力和煤电的燃烧炉膛直接对接了起来。

从这个角度看,这台锅炉消纳的不仅是煤炭,也包括来自风和光的能量。

从竞争到协同的转变

原本,新能源面临消纳压力,绿氢需要消费市场,煤电需要减碳,是三个互相独立的体系。过去,它们各自寻找解决方案,现在却汇合到同一条链条上。

这条链条的起点是风和光,然后制氢、燃烧,终点还是电。

过去,新能源与煤电的关系是竞争,谁多发一度电,另一方就少一分空间。今天,这种竞争关系正在松动。

氢煤混烧技术成熟之后,新能源与煤电就不再单纯是此消彼长的对手,而是一条链条上的两个节点,共同承担着向电网提供稳定电力的责任。

两者之间开始出现新的协同关系。

国家能源集团这次在烟台完成的试验,最大的意义不是让煤电学会了烧氢,而在于让煤电获得了消纳新能源的能力。

如果这条路径未来能够走向规模化,中国超过12亿千瓦的煤电装机将被重新认识。过去,它们最重要的功能是发电和保供。未来,它们可能成为新能源储能链条中的重要一环。

到那时,人们讨论煤电的重点,或许会从什么时候退出,转变为它在新能源体系中承担什么角色。

写在最后

能源转型从来不是简单的替代。它不是用A取代B的线性过程,而是一个系统重构的复杂工程。

国家能源集团的这次试验提醒我们,在追求碳中和的道路上,既需要技术创新,也需要思维创新。把传统能源体系看作一个需要被完全替换的系统,或许不如思考如何让现有资产在新的能源架构中找到自己的位置。

当煤电不再只是烧煤,当新能源不再只是发电,当氢能不再只是燃料,中国的能源转型才真正进入了深度融合的阶段。

这不仅仅是技术的突破,更是产业逻辑的重构。

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