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构建国际氢能供应链,推动氢气燃烧技术的开发与示范

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摘   要:日本产官学各界正联手构建氢能供应链,开发氢能利用技术。本文将介绍液化氢供应链的构建、氢燃料燃气轮机和氢燃料往复式发动机的开发和示范等相关内容。

关键字:国际氢能供应链、氢气燃烧技术、氢燃料燃气轮机、氢燃料往复式发动机、氢气利用技术

 

 

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前言

 

2005年,《京都议定书》生效,确立了实现“低碳社会”的目标;此后,《巴黎协定》于2015年通过,全世界187个国家和地区提出了实现“脱碳社会”的目标。然而全球环境的变化实际上却比上述社会环境的变革来得更快,降低二氧化碳排放已经从环境问题演变成刻不容缓的社会问题。

 

在实现本世纪中叶二氧化碳净零排放目标的过程中,对可再生能源的关注持续升温。而实践表明,随着可再生能源引入的增加,保障电力的稳定供应变得越发困难。氢能可以弥补可再生能源的不足,为能源安全和环境问题做出贡献,而且它几乎和化石燃料同样方便。因此,氢能作为一种清洁能源备受关注。

 

在这一背景下,日本产官学各界正联手构建氢能供应链,开发氢能利用技术。本文将介绍液化氢供应链的构建、氢燃料燃气轮机和氢燃料往复式发动机的开发和示范等相关内容。

 

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国际氢能供应链

 

正如今天的液化天然气(LNG)技术一样,要实现氢能的社会化应用,必须确立从氢能供应商到氢能需求国之间的整条供应链上的所有核心技术。通过“日本-澳大利亚试点示范”项目,日本实现了世界上首个在海外生产氢气并进行大规模海洋运输的案例。

 

如图1所示,该试点示范是一条完整的氢气供应链,起于澳大利亚Loy Yang的褐煤气化制氢设施,止于日本神户机场岛的液化氢装卸码头,示范过程中指出了技术、安全、运营,以及社会接受度等各方面的问题。

 

该示范的NEDO部分由新能源产业技术综合开发机构(NEDO)资助,而澳大利亚部分则由澳大利亚政府补贴。

 

示范的NEDO部分由“技术研究协会脱碳氢能供应链推进机构”(HySTRA)为主体推进,该协会于2016年由川崎重工牵头成立。协会成员包括川崎重工、岩谷产业、电源开发、日本壳牌、丸红、JXTG能源、以及川崎汽船。

 

项目的澳大利亚部分由川崎重工的澳大利亚当地法人Hydrogen Engineering Australia (HEA)负责对接澳大利亚政府补贴。同时,川崎重工、岩谷产业、电源开发及其当地法人J-Power Latrobe Valley (JPLV)、丸红、Australian Gas and Light Loy Yang Pty Ltd、以及住友商事均参与了该项目。

 

图2展示了停泊在神户装卸码头“Hy touch 神户”的液化氢运输船“Suiso Frontier”。该船在2021年9月至10月通过国内航行获取数据,随后,为完成日本船舶注册,于11月接受了日本海事协会的审查。(该船后于2021年12月完成了注册,并于2022年2月成功完成了日本和澳大利亚间的往返航行,同月28日,从澳大利亚运回的液氢卸货至陆地,完成了世界上首次大规模海洋运氢的示范。)

 

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图1 日本-澳大利亚试点示范示意图

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