净零排放：模拟未来

站在森林边缘的一块巨石上，就能看到工厂的全貌：不仅有阳光下闪闪发光的太阳能电池板、电解水制氢设备及压缩机，还有位于燃气轮机试验装置旁的蓝色储氢罐。这就是“零排放氢透平中心”，简称 ZEHTC，为我们揭示了未来能源面貌的一角。

该中心是西门子能源在芬斯蓬的燃气轮机试验装置的外延部分，利用太阳能和试验产生的多余能量生产氢气，而所产生的氢气又可为燃气轮机测试提供动力，形成能源闭环系统，当其规模扩展到工业园或社区级，就能实现零碳排放。

中心项目经理兼西门子能源技术创新经理 Markus Jöcker 表示，ZEHTC 属于未来去碳化电力供应的示范性工厂。“通过该示范工厂，我们展示了如何将氢能、燃气轮机与可再生能源相结合，从而实现可持续能源系统。”

100多年来，位于瑞典东南部、拥有森林、巨石、湖泊和17世纪城堡的工业小镇芬斯蓬，一直处于研发制造透平的前沿位置。
 

例如近期，为维修，批量生产和研制发电设备部件（包括开发新燃烧器，以确保燃气轮机能利用氢气），公司还对 3D 打印设备进行了投资。
 

Jöcker 说道，燃气轮机启动时间短，应用灵活，可在能源转型中发挥关键作用。太阳能和风能虽会在今后的电力供应占据很大比例，但因其波动性较大，所以我们仍需燃气轮机等替代电力系统来平衡电网。

ZEHTC 不仅向我们展示了燃气轮机在未来能源系统中的作用，而且还在做更多的尝试——为管理并优化来自太阳能电池板和燃气轮机测试产生的多余电能，以电池储能和氢气的形式储存，它还利用了微电网。“当不同能源系统需要协同工作时，这种微电网将起着不可替代的作用，”Jöcker 表示道。
 

ZEHTC 这个实验性项目更具价值的地方在于，随着可再生能源的储存问题得以解决，以及氢基系统的就位，再加上研究人员开发的新型燃烧器，用于稳定电网的燃气轮机也可利用无碳燃料了。

在 ZEHTC 后面，有座巨大的蓝白色组装车间，透平设备在交付客户前，会在此经过彻底测试。今天，正在进行的是气态和液态燃料切换测试。在 10 个小时的测试中，SGT-750 燃机的全部功能将借助数千个测量点进行验证。

在测试期间，大量电力将被输送到国家电网。但直到不久前，多余的电力仍无法被完全利用。
 

Jöcker 表示，ZEHTC 在2021年底全面投入运行是一个历史性变革时刻。该工厂可利用多余电量通过电解槽自产氢气，并创建一套循环能源系统。

这是其工作原理：利用太阳能电池板产生的电力，以及燃气轮机测试产生的多余电力，运行电解槽，将水分离成氧气和氢气。接着压缩氢气，将其储存在储罐中，而储罐又与燃气轮机测试中心相连接。
 

随后，燃气轮机再使用这种混合传统燃料的自产零排放燃料。这里的燃机可基于系统尺寸，利用含量高达15%的氢气。而根据氢的可用量并应用某些特定燃气轮机，全规模能源系统可利用的含氢量还能达到更高级别。

整个相关过程由控制室监控，大屏幕上也会显示不同组件的数据。“我们正在监测氢气生产及其耗电情况，”Jöcker 说道，“我们会将所有结果放入不同模型中，用以推断更大型能源系统中的运行情况。”

该工厂可为市场提供急需的解决方案，西门子能源瑞典可持续发展战略师 Åsa Lyckström 表示，“我们了解到客户希望其生产过程脱碳，我们希望能带领它们逐步开展能源转型。”

过去十年间，芬斯蓬在氢燃烧方面的开创性研究为 ZEHTC 奠定了良好基础。目前，ZEHTC 正朝着最迟在2030年实现利用 100% 氢气运行燃气轮机的目标迈进。现有测试表明，我们已可通过各自手段（包括升级现有燃气轮机），将无碳燃烧能力逐渐增至 75%，而具备利用 60% 氢能力的 SGT-600 汽轮机也已交付给了客户。

由欧盟提供了部分资助的 ZEHTC 项目还拥有不少合作伙伴，包括瑞典当地各级政府，以及瑞典和意大利的大学，相关合作内容涵盖为项目建模，研究中心的技术和优化等事宜。

其中一个研究项目涉及如何拓展示范适用范围，Åsa Lyckström 解释道， “我们想更多地了解各方需求所在，只有这样，该可持续解决方案才能服务于整个社区、工业区或城市。”
 

不仅如此，他们已有了拓展该项目的想法。Lyckström 指着氢容器旁的一块空地说道，“我们也有兴趣利用其他绿色燃料，如合成氨和甲醇。某些情况下，这些燃料比氢更容易运输，这可能会为我们某些客户提供更好的商业示例。”
 

Markus Jöcker 表示，“我们的客户肯定在寻找替代方案。”他解释道，带燃气轮机的电力设施，通过使用氢或其他绿色燃料这一小步，就能转变为无化石燃料工厂。“作为一家燃气轮机设备供应商，我们希望能为客户提供所有可能的服务。”

2021年6月30日
 

Niels Anner 为一名驻哥本哈根的独立记者，其通常撰写有关北欧商业、科技和社会方面的文章。

组图鸣谢：Lasse Burel