中國儲能網訊：抑制以煤炭和液化天然氣為燃料的火力發(fā)電過程中產生的二氧化碳，是應對溫室效應的一個關鍵途徑。為了實現將二氧化碳排放量減少三成的目標，日本政府日前相繼資助了數個新一代火力發(fā)電技術開發(fā)項目。
1、開展吹氧IGCC發(fā)電系統(tǒng)實證研究
3月30日，日本新能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）宣布將于2017-2019財年，開展“煤氣化燃料電池聯合循環(huán)發(fā)電（IGFC）實證項目”第一階段的示范研究工作，即對“吹氧煤氣化聯合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（吹氧IGCC）”示范工程開展實證研究。將從發(fā)電系統(tǒng)的性能、可用性、可靠性和經濟效益幾個方面對吹氧IGCC發(fā)電系統(tǒng)進行驗證，目標是大幅降低以1300℃級燃氣輪機為核心的吹氧IGCC發(fā)電系統(tǒng)的CO2排放量，并實現與現行粉煤發(fā)電同等水平的凈熱效率（高熱值），即40.5%。通過此次示范工程的實證業(yè)務，為后續(xù)配備CO2捕集的IGCC和IGFC示范項目培育技術及經驗，力圖在2025年左右開發(fā)出能夠投入實用的IGFC技術。
NEDO“煤氣化燃料電池聯合循環(huán)發(fā)電（IGFC）實證事業(yè)”于2012年啟動，分為三個階段：
第一階段：吹氧IGCC示范系統(tǒng)設計、建設和實證研究。于2012年啟動，在大崎電站內建設了向煤氣化爐供應氧氣，實施燃氣輪機與蒸汽渦輪聯合發(fā)電的吹氧IGCC驗證試驗設施。設施于2015年度開始試運行，預定2017年3月正式投入示范運行。通過上述實證實驗能夠為下述商業(yè)化目標奠定技術基礎：1500℃級燃氣輪機為核心的吹氧IGCC發(fā)電系統(tǒng)實現46%的凈熱效率（高熱值），單位CO2排放量減少到650 gCO2/kWh左右（比目前降低20%左右）。
第二階段：配備碳捕集的IGCC示范系統(tǒng)設計、建設和實證研究。于2016年開始，將從煤炭發(fā)電系統(tǒng)的性能、可用性、可靠性和經濟效益幾個方面對增加配備CO2捕集設備的吹氧IGCC進行驗證。旨在將CO2捕集率提高到90%，大幅降低煤炭火力發(fā)電CO2排放量，并實現與現行粉煤發(fā)電同等水平的凈熱效率（高熱值），約40 %，將研究回收二氧化碳發(fā)生能源損耗而導致發(fā)電效率降低的課題。
第三階段：配備碳捕集的IGFC發(fā)電系統(tǒng)設計、建設和實證研究。計劃于2018年啟動，增加燃料電池聯合發(fā)電單元，旨在2025年左右開發(fā)大型商業(yè)化IGFC技術，目標是使凈熱效率達到55%，單位CO2排放量減少到590gCO2/kWh左右（比目前降低30%左右）。
圖1 NEDO煤氣化燃料電池聯合循環(huán)發(fā)電（IGFC）實證項目概要
2、開展SOFC和微型燃氣輪機聯合發(fā)電系統(tǒng)實證研究
4月3日，日本新能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構（NEDO）啟動了“固體氧化物燃料電池（SOFC）和微型燃氣輪機聯合發(fā)電系統(tǒng)”實證研究，將與三菱日立電力系統(tǒng)有限公司、日本特殊陶業(yè)株式會社聯合開展，從發(fā)電系統(tǒng)的性能、可用性、可靠性和經濟效益幾個方面對聯合發(fā)電系統(tǒng)進行示范，旨在通過熱電聯產方式提高燃氣輪機發(fā)電效率，減少能源消耗和碳排放。通過此次示范系統(tǒng)的實證研究，以降低聯合發(fā)電系統(tǒng)制造成本和培育大規(guī)模生產制造技術，加速實現聯合發(fā)電系統(tǒng)商業(yè)化。
上述聯合發(fā)電系統(tǒng)的工作原理是，將微型燃氣輪機的壓縮機升壓的空氣提供給SOFC用作氧化劑，之后將SOFC高溫廢氣輸送給微型燃氣輪機，將其熱量、壓力與剩余燃料共同用于發(fā)電。在提高效率方面充分發(fā)揮了加壓后電壓會增大的加壓型SOFC的特性。SOFC則以從天然氣中提取的氫作為燃料與空氣中的氧發(fā)生反應生成電力。
