【行业新闻】东芝启动氢能源研发中心，2025年实现烧氢燃气轮机发电站

导读：东芝4月6日宣布，在东京都府中市的府中事务所内启动了氢能源开发中心。计划以2025年为目标，计划把在海外利用大规模风力发电等低成本生成的氢运输到日本，构筑氢燃气轮机发电站的氢供应链，实现无需对电网做大规模整修即可低成本储藏和供给清洁电力。

东芝4月6日宣布，在东京都府中市的府中事务所内启动了“氢能源开发中心”。在建筑面积为900m2的设施内，设置了光伏发电系统、水电解装置、氢燃料罐、能源控制系统及燃料电池等。

研发中心的目标是，使将可再生能源生成氢并储藏起来，再作为电力使用的能源系统等实现实用化。采用新开发的“固体氧化物型电解装置”，用水和电力高效率生成氢，从而把光伏电力以氢的形式储藏起来，用于燃料电池等。在进行实用化验证的同时，为掌握客户需求，还将作氢相关技术的展示等。

东芝集团将强化融合了集团内可再生能源发电系统、水电解装置、燃料电池等氢相关技术的氢解决方案的开发和验证。今后，集团整体到2020年度的目标是以氢相关业务销售额达到1000亿日元。“氢能源开发中心”就是实现该目标的一环。

具体来说，2015年度以后将面向岛屿和异地等发电成本较高的地区，把由可再生能源生成的氢转换成电力使用的“地产地消型”能源供给系统实用化。

另外，还以2025年为目标，计划把在海外利用大规模风力发电等低成本生成的氢运输到日本，构筑氢燃气轮机发电站的氢供应链。目标是无需对电网做大规模整修即可低成本储藏和供给清洁电力。

氢气燃气轮机

早在2010年，西门子公司就披露就正在进行氢燃料燃气轮机的清洁燃烧过程的研究。氢气可通过可再生资源获得，能量是天然气的4倍，可用于燃气轮机发电。西门子的研究人员正与俄罗斯国立核研究大学（MePhl）合作研究确定燃烧过程中如何才能产生最少的氮氧化物。他们还尝试利用新方法来控制火焰大小和稳定性。因为氢气火焰比天然气火焰更大，所以要尽可能保持透平叶片较低的温度。

目前存在的问题首先是纯氧生产成本太高，其次是3200℃的燃烧温度对于透平叶片来说温度太高。而天然气燃烧温度为1950℃，仍然要求对叶片进行空气冷却。慕尼黑西门子正在进行燃气轮机用耐热陶瓷材料的研究。

未来第一代氢燃料燃气轮机会像传统的燃气电厂一样使用空气助燃，但是这个过程会产生氮氧化物，造成烟雾和酸雨，并且排放量会随温度上升而增多，但这同样也取决于燃烧过程的效率。因此研究人员目前正在模拟确定如何使燃烧过程在尽可能高的温度下实现最低的排放。

其中一个重要因素是火焰，它在氢气中扩散非常迅速。所以火焰控制的更小、更稳定，生成的氮氧化物就更少，研究人员在最近开发的旋流燃烧器的试验已经显示出了排放量降低，并使用增强空气和氢气混合程度的方法达到可以减小火焰的尺寸的效果，该成果已经申请专利并获得了授权。

减少氮氧化合物排放，同时保持炎热的火焰尽可能远离燃烧室和透平叶片装置是非常重要的。莫斯科西门子在这一燃烧过程的模拟中处于世界领先地位，并在MePhl安装了氢研究燃烧室以进行更多的试验。

参考文献：中国能源网、国家重大技术装备网

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