中國儲能網(wǎng)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(chǎn)生的二氧化碳，是應(yīng)對溫室效應(yīng)的一個關(guān)鍵途徑。為了實現(xiàn)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(shù)個新一代火力發(fā)電技術(shù)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(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）宣布將于2017-2019財年，開展“煤氣化燃料電池聯(lián)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(lián)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(jīng)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(xiàn)與現(xiàn)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(wù)，為后續(xù)配備CO2捕集的IGCC和IGFC示范項目培育技術(shù)及經(jīng)驗，力圖在2025年左右開發(fā)出能夠投入實用的IGFC技術(shù)。
NEDO“煤氣化燃料電池聯(lián)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(shè)計、建設(shè)和實證研究。于2012年啟動，在大崎電站內(nèi)建設(shè)了向煤氣化爐供應(yīng)氧氣，實施燃氣輪機與蒸汽渦輪聯(lián)合發(fā)電的吹氧IGCC驗證試驗設(shè)施。設(shè)施于2015年度開始試運行，預(yù)定2017年3月正式投入示范運行。通過上述實證實驗?zāi)軌驗橄率錾虡I(yè)化目標奠定技術(shù)基礎(chǔ)：1500℃級燃氣輪機為核心的吹氧IGCC發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)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(shè)計、建設(shè)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(jīng)濟效益幾個方面對增加配備CO2捕集設(shè)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(xiàn)與現(xiàn)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(dǎo)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(shè)計、建設(shè)和實證研究。計劃于2018年啟動，增加燃料電池聯(lián)合發(fā)電單元，旨在2025年左右開發(fā)大型商業(yè)化IGFC技術(shù)，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(lián)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(lián)合發(fā)電系統(tǒng)實證研究
4月3日，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）啟動了“固體氧化物燃料電池（SOFC）和微型燃氣輪機聯(lián)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(lián)合開展，從發(fā)電系統(tǒng)的性能、可用性、可靠性和經(jīng)濟效益幾個方面對聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)進行示范，旨在通過熱電聯(lián)產(chǎn)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(lián)合發(fā)電系統(tǒng)制造成本和培育大規(guī)模生產(chǎn)制造技術(shù)，加速實現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)商業(yè)化。
上述聯(lián)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(yīng)生成電力。
