探索燃氣發電技術新境界！（下）

碳捕集的吸引力越來越大

由於低碳燃料可能更適合於擁有燃氣輪機（並且可以獲得氫氣和氨氣）的地區，燃氣發電的未來可能更深地紮根於其減少碳排放的能力，以及整合碳捕獲、利用和儲存（CCUS）系統。燃氣發電CCUS未來市場潛力正在逐步增長。截至2021年11月，在估計的40個開發中的電力專案中，只有15個CCUS的專案是使用燃氣的。

如 SSE Thermal 和 Equinor的 Keadby 3（位於英國北林肯郡的910兆瓦CCGT專案）等專案正受到密切關注。這個以天然氣為燃料的專案計劃於2027年投入使用，此天然氣專案將把熱煙氣送入一個綜合碳捕集和壓縮的工廠，以捕集其排放的至少90%的二氧化碳。

在美國，一些CCUS專案得到了稅收優惠政策的支援，政府在10月份向12個天然氣專案提供了4500萬美元，作為解決點源碳捕集問題的一部分。其中一個專案是為Calpine公司位於德克薩斯州的1。1兆瓦的Deer Park CCGT設施配備殼牌的Cansolv二氧化碳捕集解決方案，該技術自2013年以來一直在SaskPower的Boundary Dam專案中執行。

GE Gas Power還將獲得600萬美元的資金，用於完成一項工程設計研究，將95% 的商業碳捕獲解決方案整合到位於阿拉巴馬州南方公司 Barry 工廠的現有 CCGT 站點中，它將提供先進的可操作性、更低的成本和高效率。該解決方案預計可擴充套件到其他商業場所。此外，備受關注的還有幾個商業專案，其將以NET Power的阿拉姆迴圈為特點。阿拉姆迴圈使用二氧化碳作為富氧燃料超臨界二氧化碳動力迴圈中的工作流體，“以顯著降低的捕獲成本”，產生相對純淨的二氧化碳流。

效率損失

GE電力脫碳總監John Catillaz和脫碳新興技術總監Jeffery Goldmeer指出，大規模為燃氣電廠配備CCUS可能有細微差別，而且充滿挑戰。“有兩種方法可以系統地處理將高效燃氣發電轉化為零或接近零碳資源的任務：預燃燒和後燃燒。”GE專家解釋說 ，“預燃燒指的是燃氣輪機上游的系統和工藝。今天，解決燃燒前脫碳的最常見方法很簡單：更換燃料。”

在燃燒後方面，使用 “一個由不同技術組成的工具箱，可以從煙氣中去除二氧化碳”。為了使電力部門迅速實現脫碳，同時保持高水平的可靠性，GE認為“燃氣輪機的燃燒前和燃燒後脫碳方案都是目前可行的工具，”他們寫道。

但是，一個明顯的問題是，胺系統的熱力學迴圈需要熱能，在CCGT工廠中，熱能將從熱回收蒸汽發生器（HRSG）或蒸汽輪機中獲取，這取決於；所需條件。“從歷史上看，相關的效率損失被計算為相當高，幾乎是聯合迴圈效率的10個點”。然而，最近的重新評估“發現了透過改善蒸汽和碳捕獲過程來減少懲罰的可能性”。例如，“GE對一個2 x 1聯合迴圈7HA電廠（約1，200兆瓦）的分析表明，在85%的碳捕集率下，效率懲罰接近6%。”儘管如此，儘管關於這個問題的更多工作正在進行中，但作者得出結論：“效率損失是無法避免的”。

另一個突出的挑戰是 “由於多種因素，包括可用的土地、獲得地質儲存層以及缺乏鼓勵部署的政策/法規，並不是每項資產都會被認為是一個好的選擇，”他們說。成本也是一個大問題：“對於一個90%的燃燒後碳捕集系統來說，一個近似的經驗法則是它可以使發電廠的資本支出翻倍。從名義上看，這當然是一項重要的投資。但是，與效率損失不同，效率損失與碳減排量呈線性關係，重要的是要記住，資本支出與碳減排的百分比沒有線性關係，”專家指出。“因此，下降到85%的碳捕集率，可以看到資本成本有非常顯著的減少。”

他們補充說，現有專案仍應探索CCUS作為改造戰略的一部分，因為它可能有助於 “消除影響今天建造燃氣電廠決定的未來碳法規的風險。”“此外，由於施工作業、現場裝置和勞動力等方面的協同作用，新電廠建設的成本可以更加降低。”

移動式CCGT的靈活性

為了佔領新的市場，開發商幾十年來一直在努力提供移動式發電廠——通常是船載柴油、燃氣或雙燃料發動機——因為它們可以低成本、快速地建造。因為它們是移動的，它們可以被重新安置或交易，而且因為它們不需要大的場地，有時沒有土地足跡，它們甚至可以被部署在最偏遠的地方和具有挑戰性的環境條件下，既可用於臨時也可用於永久供電。

然而，到目前為止，安裝在浮式生產儲油卸油裝置（FPSO）和油氣（O&G）平臺上的大多數燃氣輪機都是開放式/簡易式燃氣輪機模組，主要是利用其高功率密度和比燃氣發動機和柴油發電機組更高的可用性。但是，隨著越來越多的海上運營商承諾實現更嚴格的環境目標，西門子能源公司看到了 “超輕聯合迴圈”（ULCC）和 “超輕底層迴圈”（ULBC）的機會。這些迴圈是為移動式CCGT發電廠概念設計的，該公司已將其納入 “SeaFloat ”產品。

ULCC的設計與石油和天然氣行業使用的典型燃氣輪機類似，就像西門子能源公司的SGT-A35和SGT-750燃氣輪機一樣，ULCC由燃氣輪機組、蒸汽輪機組、直通式熱回收蒸汽發生器（OTSG）和相關的裝置平衡組成。西門子能源公司SeaFloat業務負責人Hamed Hossain解釋說，ULBC的設計僅適用於現有燃氣輪機後面的蒸汽尾部，因此，它可用於新建專案和最佳化現有資產。

浮動裝置設計的一個主要成就是其重量和佔地面積。很明顯，重量和佔地面積在

浮式生產儲油卸油裝置

FPSO和

油氣（O&G）

平臺上起著重要作用，從而降低鋼材和分配的空間要求。ULBC的重量比典型的海上聯合迴圈電廠低約50%，在這種情況下，鑑於越來越多的國家要求徵收碳稅和頒發許可證，氣候保護與重大的經濟效益是相輔相成的。

然而，SeaFloat的發電價值主張是 “多面的”，他指出。“SeaFloat為那些沒有土地的地區，或者土地權面臨挑戰的地區，或者僅僅是成本太高的地區提供新的清潔聯合迴圈技術。它體現了最高形式的模組化。電廠作為移動資產或永久安裝，以一體式提供給所需地點，這不僅僅是土地的問題，也是用基於我們最先進的SGT-800燃氣輪機的高效技術來取代往復式發動機、柴油發電機和燃煤電廠等老舊資產的問題。”雖然減碳是一個關鍵的設計屬性，但與往復式發動機相比，SeaFloat還可能將其他汙染物，如氮氧化物、一氧化碳和奈米HC，削減高達90%。

因此，SeaFloat電廠的高效率在液化天然氣發電專案的商業模式中發揮著重要作用。SeaFloat電力駁船可以由浮式儲存和再氣化裝置（FSRU）提供服務——或者可以在世界任何缺乏清潔燃料的地方提供FSRP與液化天然氣儲存和再氣化裝置的完全一體化解決方案。