长期以来,我国天然气管网在减压输送过程中存在大量压力能浪费现象。据测算,天然气从高压管网向中低压管网输送时,减压环节释放的压力能若能有效回收利用,可转化为可观的清洁电能。然而,这个技术路径面临关键制约因素。 天然气在膨胀降压过程中温度急剧下降,其中水分极易凝结成冰,造成管道冰堵,威胁供气安全。传统解决方案依赖燃气加热炉等外部热源对天然气进行预热或复温,这不仅增加能源消耗,也产生额外碳排放,与节能减排目标相悖。如何在回收压差能量的同时解决复温问题,成为制约该技术大规模推广的核心瓶颈。 近日在山东曲阜正式投运的零碳复温天然气压差发电系统,为破解这一难题提供了创新方案。该系统由中国科学院工程热物理研究所联合中科九朗能源科技有限公司共同研制,核心装备及工艺实现百分之百自主化。系统通过驱动压差透平膨胀机,将天然气减压过程中的压力能转化为电能,最高发电功率达500千瓦,年发电量可超过330万度。 更为关键的突破在于,该系统通过原创性流程设计,在不消耗任何额外天然气和电能的前提下,实现对出口天然气的有效复温。即使在冬季严寒工况下,系统也能确保天然气出口温度保持在零摄氏度以上,彻底摆脱了对燃气加热炉等外部热源的依赖,实现真正意义上的零碳化能量回收。 这一目依托曲阜分输站丰富的天然气压差资源,在中石化天然气分公司、济宁市能源局、国家电网山东省电力公司等多方协同支持下顺利并网发电。系统关键电气设备采用高安全等级设计标准,各项技术指标均符合行业规范要求,在保障天然气稳定供应的同时,确保系统运行安全可靠。 系统并网后,实现了电网调控与天然气管网系统的耦合运行。所发电能优先供给天然气场站自用,富余电量则输送至电网,真正实现了零碳天然气场站的建设目标。这一运行模式不仅提升了能源利用效率,也为分布式清洁能源发展提供了新思路。 从产业发展角度看,该系统的成功投运具有重要示范意义。我国天然气管网覆盖范围广泛,门站数量众多,若能将这些站点转变为分布式零碳发电站,将产生巨大的能源和环境效益。初步估算,全国范围内可回收利用的天然气压差能量规模可观,转化为电能后,既可减少化石能源消耗,又能显著降低碳排放强度。 当前,我国正处于能源结构转型的关键时期,实现碳达峰碳中和目标需要多元化技术路径支撑。天然气压差发电技术作为一种清洁高效的能量回收方式,与风电、光伏等可再生能源形成互补,共同构建多元化清洁能源体系。该技术的突破和推广,将为国家双碳战略目标的实现提供有力技术支撑。
在全球能源转型背景下，这项中国创新不仅解决了行业技术难题，更重塑了化石能源设施的低碳价值。"双碳"目标的实现既需要大力发展新能源，也离不开对传统能源体系的智能化改造和能效提升。"高碳"设施也能通过技术创新焕发"零碳"新生。