东芝探索“完美能源”:以可再生能源制取绿氢,全程零碳排
“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团(Toshiba)正在全力布局有“未来能源”之称的氢能,并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。
近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。
放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。
日本能源转型历程
“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。
据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。
东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上
典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。
当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。
纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。
张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”
他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。
氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。
实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。
今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。
“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。
宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。
福岛氢能研究基地(FH2R)
在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。
FH2R系统概览
该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。
校对:刘威
阿斯托里亚发电公司(Astoria Generating Co.)与西门子签署了一项合同,建造两台SeaFloat发电驳船,这些驳船将配备八台西门子SGT-A65燃气轮机,替代位于纽约市布鲁克林上海湾Gowanus发电站的四艘现有发电驳船,进行更清洁、更高效的能源生产。西门子将在两艘新建的SeaFloat上预装高效发电设施,每艘发电驳的发电量约为300兆瓦。使用SGT-A65燃机的新电站对比旧的发电设施将发电效率提升50%,显著减少诸如二氧化碳和一氧化碳的排放。
要求苛刻的能源市场
随着纽约能源市场的变化,并朝向更多间歇性能源过渡,纽约市需要在减少排放的同时保持其供电的可靠性。对于超过850万人口,希望在2030年实现可再生能源占比达到70%。当太阳能和风力发电不能满足需求,像Gowanus发电站这样,可以快速启动的调峰机组将会变得尤为重要,特别是对布鲁克林西南部等供电容量不足的地区。新的发电设施将提供可靠性,同时减少排放,并提供根据需要灵活地部署可移动发电驳。
Gowanus电站最初的四艘发电驳容量是为640兆瓦,建于上世纪70年代初期,已接近使用寿命。通过西门子提供的两艘新型发电驳,Astoria发电公司将能够淘汰现有的驳船,将驳船的总数从4个减少到2个,并且还可以淘汰附近的Narrows发电站的两个驳船。西门子将提供8台SGT-A65燃气轮机发电机组,每个驳船4台,连同西门子控制系统,机组以天然气作为主要燃料。
Astoria项目的SGT-A65(工业Trent 60)航改燃气轮机在简单循环时功率高达76 MW,效率为41.8%。这些机组具有快速的冷启动能力和较高的循环寿命,可以为电网快速增加功率,以补偿波动和可变的可再生能源和其他能源,从而使其成为调峰市场的理想解决方案。SGT-A65燃气轮机已在全球销售超过115台,拥有超过180万小时的工作经验。
西门子和Astoria还签署了一项为期20年的长期服务协议,该协议将有助于支持燃气轮机和发电机的最佳运行效率。该合同包括零件服务、维修、现场服务、程序管理以及西门子Omnivise数字服务产品组合的产品,包括远程监控和诊断。
西门子天然气与电力公司发电首席执行官Karim Amin表示:「作为整体解决方案,新型SeaFloat发电驳将有助于减少纽约市的排放,并为本地电网稳定提供可靠的备用电源。SeaFloat解决方案结合了我们高质量发电技术以及电网控制所需的机动性和灵活性技术。」
Astoria发电公司首席执行官Mark Sudbey表示,「随着纽约的能源市场不断变化,更多地依赖于风能和太阳能等间歇性能源,我们需要保证供电可靠性。西门子先进的燃气发电装置将为纽约人提供可快速启动的发电资源,同时减少排放。更重要的是,由于它们安装在驳船上,有更好的气候适应性,适应海平面上升和风暴潮等气候变化,如果其他地方需要电力,它还也可以将其移动。」
SeaFloat解决方案
多种型式的SeaFloat电厂可以在负荷高峰期或停电期间用作现有电厂的基荷(Base Load)或紧急备用,并在发生人道主义灾难时提供快速供电。SeaFloat电厂甚至与海水淡化联动,以提供有助于预防疾病的清洁饮用水。多种燃气轮机框架以及联合循环配置,可以为客户开发满足特定要求的解决方案。
西门子SeaFloat电厂设备可靠,经过改装,可用于海上漂浮系统。SeaFloat电厂可以部署在海洋或主要河流可到达的任何地点,几乎不需要土地购置投资。
SeaFloat设计为尽可能小,并且事实上定义了功率密度的新标准。由于工厂化建造和大部分调试工作都是在造船厂中严格控制的生产条件下,使用标准化设备进行的,因此可以缩短交货时间。该预装设计也不会干扰任何所需的陆上基础设施,例如变电站、输电线路和线路走廊。这样可以大大减少此类基础设施项目所需的总时间。
典型应用包括岛屿等偏远地区的电源,海岸线或主要河流(例如化工厂和海水淡化厂)的工业区开发以及新的工业区域开发。
有关SeaFloat电厂的更多信息,请访问此处 [1] 。
Floating Power Plants to Support New York's Renewable Energy Strategy
SeaFloat to provide reliable peaking power for New York City's renewable ambitions, boosting power generating efficiency by nearly 50%.
https://www.tdworld.com/renewables/floating-power-plants-support-new-yorks-renewable-energy-strategy
Sep 18, 2019
参考文献:
对可再生能源和可持续解决方案的需求已成为全世界的优先事项。大学正在投资于教学、培训和装备下一代工程专家,他们希望为更绿色、更可持续的未来工作。如果您正在考虑获得工程学位并有兴趣进入可再生能源工程领域,那么中东是一个有吸引力的学习目的地。
以下是您应该考虑在沙特阿拉伯学习可再生能源工程的四个原因。沙特阿拉伯旨在成为中东可再生能源工程的先驱
沙特阿拉伯和邻近的海湾合作委员会国家正在迅速转向可再生能源,并在该领域进行了大量投资。到 2030 年,沙特阿拉伯计划通过减少对石油的依赖并转向更清洁、更环保的能源,使 50% 的能源来自可再生能源。事实上,沙特政府制定了一个名为“沙特愿景 2030”的创新战略框架,旨在将该国定位为国际投资、可再生能源和高科技产业的全球枢纽。
大力投资建设旨在刺激和促进创新和增长的革命性基础设施,为包括工程在内的各个行业的毕业生提供了令人兴奋的机会。一项突出的发展是位于沙特阿拉伯西北部的 NEOM 未来城市项目,该项目将以可再生能源为动力,成为尖端科学技术研究和应用的国际中心。
专攻相关可再生能源工程问题
可再生能源的运作方式已经变得高度专业化。能源公司现在不得不寻找新的可再生能源替代品并改变其运营方式,同时大力投资于该领域的研发。攻读相关工程学位可以让你探索近年来发展迅速的新学科领域,从而在就业市场上获得显着优势。
在 2021 年 QS 阿拉伯地区大学排名中,有 21 所沙特大学进入前 100 名,这表明该国正在成为强大的高等教育中心,尤其是在 STEM 学科方面。该 哈伊勒大学 ,位于北部的沙特阿拉伯是该国唯一的大学提供学士学位,在可再生能源工程,让学生有机会深入了解可再生能源工程的最关键的领域。
到 2030 年,可再生能源市场预计将创造近 8,000 个新的毕业生就业机会
可再生能源公司正在成为能源市场的重要参与者,也正在成为能源工程专业毕业生的主要雇主。从研发到地方和国家政府政策,从财务到项目管理,为了满足不断增长的能源工程需求,该行业的招聘人员和雇主都在寻找能够提供相关技能、知识和技能的候选人。专业知识。
追求有积极影响的职业
随着中东计划到 2025 年将其风能和太阳能可再生能源产能扩大 18 倍,哈伊尔大学已经认识到培养下一代可再生能源工程专家的重要性,这些专家具备在此类领域工作所需的知识和技能。一个快速发展的动态领域。随着化石燃料预计在未来 40-50 年内耗尽的前景越来越大,能源公司不得不涉足可再生能源,如风能和太阳能。
可再生能源工程师的职业将使您处于这一重要领域的最前沿,在那里您会发现自己与其他工程师和科学家合作开发高效、实用的能源系统,以可持续、高效和有效地利用能源。
一、各省级能源主管部门会同经济运行管理部门要切实承担牵头责任,按照消纳责任权重认真组织制定实施方案,积极推动本行政区域内可再生能源电力建设,推动承担消纳责任的市场主体积极落实消纳责任,完成可再生能源电力消纳任务。各地要在2021年2月底前向国家发展改革委、国家能源局报送2020年可再生能源电力消纳责任权重完成情况。
二、国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、内蒙古电力(集团)有限责任公司要切实承担组织责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重组织调度运行部门和交易机构等,认真做好可再生能源电力并网消纳、跨省跨区域输送和各类市场交易。国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司所属省级电网企业和内蒙古电力(集团)有限责任公司要在2021年1月底前向省级能源主管部门、经济运行管理部门和能源派出监管机构报送2020年本经营区及各承担消纳责任的市场主体可再生能源电力消纳量完成情况。
三、国家能源局各派出机构要切实承担监管责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重积极协调落实可再生能源电力并网消纳和跨省跨区交易,对监管区域内各承担消纳责任市场主体的消纳量完成情况、可再生能源电力交易情况等开展监管。各派出机构要在2020年12月底前,向国家能源局报送监管报告。
国家发展改革委、国家能源局有关部门将加强跟踪监测,计划2020年9月组织开展全国可再生能源电力消纳责任权重执行情况评估,并根据评估情况督促各省级能源主管部门、各电网企业、各派出机构进一步落实2020年可再生能源电力消纳责任,研究提出2021年可再生能源电力消纳责任权重初步安排。
80%业务将来源于节能和可再生能源解决方案
"一个企业的最终价值体现在促进人类文明和社会进步",创始人阿里斯狄德·默洛尼在企业创立之初便确立了这样的价值观。为推动社会可持续发展,节能环保和可再生能源是阿里斯顿的发展重点,集团每年投入巨额资金用于新技术新产品的研发及投资,尤其是在创新的节能环保产品和新能源技术发展上。
2018年,通过在生产制造和最终产品中采用最前沿节能环保科技,阿里斯顿热能集团实现了62%的业务来源于节能和可再生能源解决方案。阿里斯顿的发展目标,在2022年之前实现超过80%的业务来源于节能和可再生能源解决方案,同时实现减排超过300万吨二氧化碳当量。
阿里斯顿是最早将目光投向中国市场的欧洲企业之一, 早在1986年就将欧洲流行的电热水器引入中国市场,并不断为中国消费者带来更符合节能环保趋势的热水器和壁挂炉产品,将各种节能与环保新科技融入到自身产品细节中,践行中国环保事业的绿色消费理念。
舒适极限挑战行动,助力全球气候研究
格陵兰岛是研究全球气候变化的重要科研基地。气候变化研究,本世纪最重要的研究课题,是关我们所有人的未来。科学家们常年在此收集和检验突破性发现样本,研究气候变化、生态系统及其演变。但在极寒的冬日和恶劣的环境下,科学家们想在那停留数日几乎是不可能的,他们不得不中断研究。为此,2018年阿里斯顿全球范围内发起了“舒适极限挑战”行动,阿里斯顿三位全球技术精英,克服重重艰险与挑战,运用阿里斯顿最前沿的冷凝壁挂炉产品,为全球气候研究科考队在格陵兰岛建造一座温暖舒适空间,给科学研究创造更多可能。
在过去的一年里, Morten Rasch教授和他带领的30人气候研究团队在阿里斯顿舒适空间的帮助下,取得了不小的科研成果:未来百年,北极地区气温将至少上升5°C,甚至可能飙升10°C,这一预测足以引起人们的高度警醒。这一数据来源于哥本哈根大学科考队深入北极的实地研究,精确分析了气候变化对当地生态系统可能造成的影响。因此,采取行动应对气候变化已经刻不容缓!
为“拯救地球HELP“贡献力量
继助力格陵兰岛气候研究,成功完成阿里斯顿“舒适极限挑战”后,2019年阿里斯顿热能集团再迎新挑战,携手One Ocean海洋保护基金会和意大利艺术杂志《Interni设计时代》,助力意大利艺术家、建筑师及“垃圾国”艺术项目创始人Maria Cristina Finucci打造装置艺术“拯救地球”(HELP),亮相2019年米兰FuoriSalone展,在米兰大学中央庭院展出,警示人们关注全球塑料垃圾和海洋污染问题。
全球塑料垃圾同样是地球环境所面临的严重问题之一,如今全球塑料消耗量已远远超过可持续限度,对整个地球的未来产生了严峻的影响。我们日常生活中的塑料最后大多倾倒入海洋中,而人类呼吸的氧气有一半来自于海洋,这些垃圾终将对人类产生不可估量的伤害。
整个艺术装置完全采用塑料瓶盖拼成“HELP”(拯救地球)的字样,旨在警示人们关注全球塑料垃圾和海洋污染问题,正视迫在眉睫的危机,及早改变日常生活习惯,保卫地球家园。 “拯救地球”不仅仅是一件艺术作品,更是一次振聋发聩的呼号,呼吁人们尽一切可能做出积极转变。助力这一项目,也是阿里斯顿履行可持续发展和减少环境足迹的承诺。
入选中国建筑装饰蓝皮书
2018年,阿里斯顿冷凝壁挂炉作为行业优秀企业的实战案例,入选了以“绿色装饰”为主题的《2018中国建筑装饰蓝皮书》。入选蓝皮书标志着阿里斯顿已走在行业绿色发展的最前端,也标志着阿里斯顿冷凝壁挂炉节能环保技术已处于行业领先水平。蓝皮书非常全面总结了整个装饰行业绿色发展的现状与未来,为整个行业面向未来更好的实施绿色发展理念提供了重要参考依据。低碳节能的采暖技术是实现绿色装饰的重要环节,为行业和企业的绿色可持续发展提供参考。
阿里斯顿自2008年就开始专注研究冷凝技术,并在中国市场成功推出第一台全预混冷凝壁挂炉,开启了绿色高效采暖的新纪元。2017年阿里斯顿推出的ONE系列冷凝壁挂炉以高达108%的热效率水平引领整个采暖行业,以出色的环保节能表现摘得了“燃气壁挂炉领军品牌”的桂冠; 2018年阿里斯顿冷凝壁挂炉再度闪耀,荣膺中国家电行业磐石奖之“市场畅销奖”。阿里斯顿始终积极响应和支持中国能源结构改革、节能减排等一系列环保目标,并通过技术领先的冷凝壁挂炉积极助力国家煤改气项目,助力中国的蓝天白云计划。这不仅大大改善了人们的家居生活环境,更为大气环境的改善做出了积极贡献。
据研究,当燃气壁挂炉热效率达到100%的情况下,壁挂炉中排出的NO、NOx、CO和SOx等物质就会大幅下降,而阿里斯顿ONE系列冷凝壁挂炉的NOx排放量小于30mg/kw.h,远低于国标和北京市的排放标准。能做到这样低的污染物排放等级,是因为它支持空气与天然气预先按比例混合,以360°全封闭式燃烧换热,并采用全新设计的专利XTRATECH迅特主热交换器,管径相比以往产品增大到142%,整体热效率达到了108%,让节能与环保一举两得。
以尖端科技助力全世界的消费者践行绿色低碳的生活准则,以实际行动推动全世界的环境保护事业,阿里斯顿将节能环保深深地融入了品牌的血液之中。中国无锡工厂是阿里斯顿全球最大的生产基地,是除意大利OSIMO和ARCEVIA工厂外全球第一世界级工厂, 工厂严格履行行业最高标准WCM (World Class Manufacturing) ,尤其是在节能环保标准上。工业生产中,必然会产生废气,引入热交换和冷却等先进系统,在对外排放前进行预处理,严格执行国家废气对外排放标准,最大程度地减少对空气的负担,这是阿里斯顿始终坚守的。同时,在工厂基础设置和办公设备的引入上,大到节能型制冷制热系统,小到办公室的一个节能灯泡,点点滴滴的节能行动给阿里斯顿无锡工厂带来了高达24000 m3 的年天然气节约。
为实现更加可持续的发展,阿里斯顿作出了一次又一次的尝试和努力,始终不变的,是对地球家园深沉的热爱与敬重。“ 我们的使命是舒适每一个人,舒适每一种可能”,正如阿里斯顿中国区总裁陈道丽女士所言,“ 没有清洁的空气,没有绿色的地球,舒适就失去了意义。阿里斯顿一直坚定不移地致力于可持续的发展理念、节能和可再生能源解决方案,以保护我们的地球家园。为了地球的明天,为了我们的下一代,我们每个人都应当重视环境问题。”
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来源:消费日报网