傅晓东：传统发电企业的低碳化之路：一步步迈向碳中和的未来

编者按：2021年7月8日，以“碳中和与未来能源”为主题的“第三届未来能源大会”在北京召开，本次大会由中国能源研究会与中国能源网联合主办。会上，西门子能源有限公司低碳能源系统总监傅晓东发表了“传统发电企业的低碳化之路：一步步迈向碳中和的未来”的主旨演讲。

以下内容根据大会演讲实录进行整理。

傅晓东：大家下午好！今天非常高兴有这个机会和大家交流，感谢主办方邀请西门子能源公司来作演讲。今天非常高兴有这个机会和大家一起介绍我们西门子能源在“双碳”目标的践行，在低碳能源系统方面我们已经在做的一些实践和一些探索，希望能够抛砖引玉，希望有所启发，也希望我们今后有机会共同合作，共同为中国为世界的“双碳”目标做出贡献。

我介绍一下西门子能源公司。刚才涂总介绍说去我们西门子网站看了，但他肯定看地是西门子股份公司那个网站，2020年9月28号，西门子能源在法兰克福上市，现在我们是一个独立的上市公司。当然，目前西门子股份公司还是占有我们比较大的股份。另外，西门子医疗也是一个单独的上市公司，特别是现在西门子能源的logo是这样的，我们现在非常明确，要和西门子的logo有所区分。

简单介绍一下西门子能源大概的组织机构，包括业务范围，我们包括五块。一个是能源工业应用，主要是以油气中上游为主，当然，现在也逐渐往下游扩展，所以叫能源工业应用。最上面的是发电，包括传统发电，当然，发电也是在向工业领域扩展，我本人是在发电板块工作。右边是输电，西门子时代有输配电事业部，现在输电在我们西门子能源，配电在西门子母公司，叫智能与基础设施的一部分。最下面可再生能源，就是风电，风电又是另外一个上市公司，叫西门子格美萨（音），是我们西门子能源下面的一个独立上市公司。中间是新能源业务，事实上这块在我们西门子能源内部它就是氢能业务，制氢业务，但是它用这个名字，叫新能源业务。现在开始我的介绍。

我本人在西门子能源有限公司，西门子能源有限公司是一个总部注册在上海的公司，它的母公司还是西门子能源国际有限公司，注册在德国的。我在这个公司负责低碳能源系统。首先用这张图向大家介绍一下我们所做的工作，这张图老外一般叫雷达，中国人叫扇面，反映了不同思维，老外是技术思维，中国人是艺术思维，我觉得更简单，它就是半个盘子，西门子能源有这些产品，这些业务，这些技术，为大家服务。我们的理念，从目前能源系统过渡到未来能源系统，这三方面工作都是不可缺位的，提高效率，燃料转换以后多效互补，三是低碳，这三方面我们都有我们的技术和产品。当然，大部分是常规业务，包括燃气轮机，这是一直在开展的。我们的氢能是单独的小的事业部。

这些年发展起来的新的业务，这些绿点，我们统称为低碳能源系统。为什么没叫新能源呢？我们把氢能业务叫成新能源了，我在中国负责推广这些业务。

刚才是从西门子能源角度盘子有这些东西，我们想用这张图来介绍一下。这张图也是我今天发言的主体内容，传统发电企业低碳化之路，如何一步一步走向零碳排放。今天上午韩晓平韩总提到了，我大概记了一下。尊重规律，实事求是，从实际出发，科学把握节奏，我非常非常赞同这个话，我的理解，我们“双碳”目标的实现，“双碳”目标的践行，我们既要有宏观在宇（音），又要微观在握，我们既要重视增量，也要重视存量如何做。我们既要跑马圈地，也要脚踏实地。

我今天主要介绍我们西门子已经正在做的实践和我们做的探索。比如不少嘉宾提到了氢能，今后用来驾驶汽车好还是氢变成电？介绍一下我们烧氢的燃气轮机情况。上午周院士介绍了对未来电力系统的预测，包括下午和刚才国网鲁所长也介绍了未来的预测，都同时预测到了在未来的二十年、三十年里面，至少2060年以前，我们的煤电要大规模减少。简单说，就是大规模淘汰。如何淘汰？如何做？我们要提出我们的一些想法。实际上我们这些工作在海外已经做过了，比如说我们的老旧煤电，我们建议可以把它改成气电厂，或者退役以后可以改成调相机，特别想提的一个是，对电供热来说，我们有一个非常好的产品，高温热泵，但现在的热泵一般是85度左右，我们这个热泵可以做到150度，更重要的是它用的是第四代制冷剂，我下面具体的开始对我们这些产品做介绍。

首先是烧氢燃机，这是西门子燃气轮机家族，最上面是重型燃气轮机，下面是工业燃气轮机，重型燃气轮机包括50HZ，也包括60HZ的，中国国内不太关心60HZ的，蓝色部分是重型燃气轮机，从E级到G级，我们叫HL级。烧氢能力现在都可以做到30%，HL是最新设计，烧氢能力可以做到50%。

我们看下面工业汽轮机，我们现在有三款机器可以做到75%，比例都是体积比。这个是我们现在的产品和烧氢能力，我想具体介绍一下我们所做的工作，烧氢燃机有一些具体的难点，我们这里就不具体多介绍了。氢燃烧和天然气燃烧是有些不同的，当然，它涉及的最主要就是燃烧室的设计方面。

具体来说，对我们西门子能源公司来说，我们在烧氢燃机或者低热值的燃气轮机方面，我们有很深厚的底蕴，三个路径。我们重型燃机一直在开发低热值和烧氢的这些能力，中间这块是航载机，西门子能源当然收购了（英文）技术。再下面是工业燃机，这方面也做了很多工作，工业燃机再之前，若干年前，是阿尔斯通ABB，总部在瑞典。之前这三条路线都做了很多工作，2019年把这些能力整合起来，2019年提出我们的目标就是要做百分之百。当然，现在的目标已经很明确了，这些机器到2030年我们要做到百分之百，目前三款机器已经做到75%。

这里面一些具体的不多介绍了，有些客户问我，现在燃气轮机马上烧氢行不行，如果烧氢比例不高的话改动不大。我们现在要考虑H2Ready，现在我们建一个电厂，也许未来几年它就要烧氢了，所以这个时候做设计我们就要先把这些问题考虑进去，这是我们的建议。

这是西门子能源在全球已经有的业绩，不完全是氢的，有的是低热值的，有的是高清合成器的，现在运行业绩最高的是巴西这台机器，SGT600，这个机器应该是到60%以上，一直在成功运行。业绩还是比较多的，不具体介绍了。

在欧盟的支持下，我们有这么一个项目，真正从电制氢，氢再发电，这么一个系统，这个是在去年开始的，欧盟支持下的一个示范项目。包括今天上午周院士也提到了，综合能源单元，我理解和西门子一直提到的P2X很接近，P2X一直不知道怎么翻译，但我觉得今天上午周院士提到的综合能源单元比较相似，但周院士又扩展这个概念了，这个可以说是世界上第一个做这个示范，已经开始了。

第二个，燃煤机组要大规模淘汰怎么办，我们想介绍我们在海外已经在做的一项工作，我们已经有若干业绩了，可以把老的煤电厂改成气电厂，概念很简单。原来这块是燃煤电厂的锅炉，我把燃煤电厂的锅炉拆了，换成燃气轮机和余热锅炉，当然，我这个系统做一小部分改进，对蒸汽轮机做一定改进，在老的燃煤电厂机组上改成蒸汽轮机电厂，它的性能要和平地建一个新的燃气轮机电厂性能达成一致，但我们最大的好处是能够减少投资，因为尽量能够利用原有地设施，根据我们在海外的经验，降低投资可以达到30%左右。还有其他好处，包括项目快速实现，它的基础设施都在这里了，它的地基等等，也都存在在这里，所以它的执行速度会更快。其他的，运行灵活和二氧化碳排放、烧氢准备，这都是相对燃煤电厂而言的了，包括对老厂员工保留工作，这点在全世界也都是很重要的方面。

具体要做的工作有几方面。概念设计要做调整，因为以前是常规燃煤电厂，现在变成了天然气电厂，当然，电厂性质不一样了。第二个是热力系统方案，原来是一台燃煤锅炉，现在两台燃煤锅炉，现在用几台燃机和锅炉取代它。第三个是怎么把新的设备放到老厂里面去，与现有电厂布置和基础设施的整合，最后是汽轮机改造。前期工程设计是项目成功的关键，我们在2008年就开始在维也纳就做了这么一个项目，刚开始觉得很简单，后来发现做的过程中有非常多的问题，我们通过这些年都已经把这些问题理顺了，前期工程设计如何考虑好是非常重要的。这张图示意，这个是燃气轮机，一台燃气轮机拖一台蒸汽轮机，或者两台蒸汽轮机拖两台半蒸汽轮机，来取代原来的电厂。

这是一个示意，新的系统可以完美放到原来的厂房和锅炉区域里面去，当然，并不是所有的情况这样都能做得到的。

汽轮机需要进行比较大的改造，燃煤电厂蒸汽轮机蒸汽参数一般是538度，我们联合循环，希望把蒸汽参数提高一些，提到565或者600度，这样效率更高一些。另外，在燃煤电厂高中低压缸蒸汽流量是分别下降的，因为它有回热，它要抽气。反过来，对联合循环电厂来说，它是三压锅炉，高中低压，高压的蒸汽最少，越低压的对联合循环来说是这么一个曲线，是往上走的。所以蒸汽轮机要做比较大的改进。这个是我们在做的中国案例分析，对两台30万机组可以用F机或者E机进行改造，这是我们的海外案例，包括维也纳，包括彼得堡。这是一个海外改造案例的片子，这是在外面加装的，蒸汽轮机就保留了。这是在俄罗斯的一个案例，俄罗斯这个案例不多介绍了，也是在这里加装，具体提一下这位老员工，他是在70年代就在这个厂工作，他以前比较担心这个厂的未来，现在这个厂改造好了以后他也得到了最大的欣慰。

如果说这个电厂不一定能改，我们还可以改别的，可以改调相机，德国BiblisA核电站，当时德国退核退得很激进，整个核电站都扒了，但这是非常好的机器，就改成了调相机，还可以加飞轮。这是最新的一个订单，调相机加飞轮，这个飞轮是世界上最大的调相机飞轮，这是最新订单，计划2022年运行。如果需要的话，燃气轮机电厂，我们可以加装一个SSS离合器，可以双工运行。

后面介绍一下我们的高温热泵，我们的高温热泵最重要的是温度高，温度可以到150，功率大，还有一个特别重要的是第四代制冷剂，现在国内大部分没有考虑这个问题，普遍用的是第三代制冷剂，今年4月份开始，习主席和欧盟对话，已经确定中国要批准基加利修正案，第四代制冷剂是必须考虑的了。

发电船，从陆地走向海洋，包括今天上午明阳的张总也谈了很多海上风电，海上天然气也可以发电，LNG不一定上岸了，直接在海上发电，这个我们也有成熟的技术。包括SGT800的，包括航改机的，或者是8000H的，这是一些业绩。

多能互补是从今年开始一个非常非常热门的话题，在多能互补方面我们有两个方面的内容。一个是我们有一个仿真规划工具，仿真规划也是现在一个热门的话题，我们这个仿真规划工具优点是我们自己是能源设备的OEM，所以我们对这些设备非常熟悉，包括今天提到的数字双胞胎，我们的数据非常全。另外，在全世界我们已经有很多项目，我们认为我们的仿真规划工具是有我们的优势的。多能互补微网控制系统，Omnivise，可以适用从1000瓦到100兆瓦，不多介绍了。

最后提一下关于二氧化碳捕集与应用，今天嘉宾也都提到过了，但是也都似乎对未来没有特别好的办法，确实现在是一个大的挑战，中国是不是要走二氧化碳地质封存，这是一个问题，这个技术我们是为二氧化碳地质封存而开发的，如果是未来要做二氧化碳地质封存，我们这个技术可以为地质封存提供一定的经济性方案。具体原理是，下面有地热的话，通过二氧化碳把地热带出来，然后可以进行发电，同时我还可以进行大规模的储能，但是前提条件还是二氧化碳地质封存，大量的二氧化碳这个成本，这是一个大的问题。

我的具体内容就到这里，西门子能源非常希望与我们的客户一道共同创造，我们一起来探索，好，非常感谢！