卡特彼勒纯氢内燃机热电联产系统的性能和可持续性

卡特彼勒公司与 District Energy St. Paul 共同开展一项低碳燃料研究项目

卡特彼勒公司刚刚宣布与 District Energy St. Paul 共同开展一项低碳燃料研究项目，以展示由氢气和天然气的多种组合提供燃料的 2.0 MW 热电联产（CHP）系统。

该项目由美国能源部（DOE）能源效率和可再生能源办公室（EERE）提供支持和部分资助，将由卡特彼勒与 District Energy St. Paul 和美国国家可再生能源实验室（NREL）合作主导。

随着今年第二季度开始准备并于 2023 年开始运营，参与者将开发和试验纯氢燃料内燃机发电及其控制系统，以评估其温室气体排放情况、可靠性、耐用性以及实施中会遇到的障碍。为了在实际运行条件下全面评估氢气解决方案的各个方面，来自示范项目的电能和热能将进入 District Energy St. Paul 的分布式能源系统。

“作为热电联产系统和促进可持续发展先进能源技术开发部署方面的佼佼者，District Energy St. Paul 是此次示范项目的理想选择。”“该项目将帮助卡特彼勒在实际项目应用中，更进一步扩展我们在最严苛试验条件下氢燃料内燃机发电系统性能的专业技术知识。”——Jason Kaiser卡特彼勒电力事业部副总裁

对于该示范项目，卡特彼勒将开发一套便于实现燃气转换的 CHP 系统，该系统包括 Cat®（卡特）微电网主控制器（MMC）和一台 Cat G3516H 发电机组，发电机组将安装在标准化的工厂组装的集装箱内，以最大限度地降低复杂性和基础设施要求。

Cat 微电网主控制器（MMC）将管理负载调度需求，因为该电力系统会试验氢燃料解决方案的性能、效率和排放特性。该项目将使用 100% 纯氢、100% 天然气或高达 25% 掺氢天然气为燃料，是为了比较将纯氢和掺氢燃气如何更好地集成到综合能源解决方案中。

当地的 Cat 代理商 Ziegler 将为该项目提供现场支持和系统维护。

Cat G3516H 发电机组

关于卡特彼勒对氢燃料内燃机发电的开发

与 District Energy St. Paul 和美国国家可再生能源实验室 NREL 合作的示范项目是卡特彼勒在纯氢内燃机发电解决方案方面取得进展的最新例证。卡特彼勒已开始按订单需求定制能够使用 100% 纯氢（包括完全可再生的绿氢）运行的示范发电机组。Cat G3516H 燃气发电机组已在北美和欧洲上市，额定功率为 1250 kW，适用于 50 或 60 Hz 连续、主用和负载管理应用。

此外，卡特彼勒还提供配置了可使用高达 25% 掺氢天然气运行的 400 kW 至 4.5 MW 的商用发电解决方案。今年第四季度，客户将能够订购升级改装套件，为基于特定发动机平台的发电机组提供高达 25% 的掺氢天然气的运行能力。

同时，卡特彼勒还通过与微软的合作启动了一个为期三年的项目，以展示一个包含大型氢燃料电池的电力系统，为数据中心提供可靠和可持续的备用电力。该项目在 H2@Scale* 倡议下由美国能源部 DOE 支持和部分资助，并由美国国家可再生能源实验室 NREL 支持。

*H2@Scale 是美国能源部（DOE）的一项倡议，它将利益相关者聚集在一起，以推进负担得起的氢气生产、运输、储存和利用，以增加能源部门的收入机会。

District Energy St. Paul对环境管理的承诺

District Energy St. Paul 是环境和能源可持续性方面公认的领导者，获得了国际能源署颁发的全球可持续性奖和联合国环境规划署的认可。

District Energy St. Paul 致力于到 2050 年实现碳中和，多年来在碳减排目标方面取得了显著进展，在 2000 年至 2021 年间将碳排放量减少了 68%。这一成就是通过提高效率、提高客户建筑材料性能来实现的，改进数据和控制管理，用更高效的设备对生产进行升级来实现的。

通过太阳能热和生物质热电联产对可再生能源的整合帮助该系统实现了近 50% 的无碳供热。2021 年，公司开始向所有客户提供碳中和制冷服务，用来抵消用于向客户建筑物输送冷冻水的电力而产生的温室气体排放（Scope 2 温室气体排放*）。而在这之前，这些温室气体排放是通过一项协议从明尼苏达州和威斯康星州的项目购买可再生电力信用额度来实现抵消的。

*Scope 2 温室气体排放是指一个组织生产运营间接产生的排放，比如来自购买的电力、蒸汽、热力或制冷的所产生的温室气体排放。

卡特彼勒的产品组合可以 帮助客户实现其可持续发展目标

氢热电联产项目是卡特彼勒通过对新产品、技术和服务的持续投资为减碳未来做出贡献的最新例证。卡特彼勒通过提供便于燃料转换、提高运营效率和减少排放的产品，帮助客户实现与气候相关的目标。除了氢能计划外，卡特彼勒还提供以下服务：

Cat 热电联产（CHP）系统和冷热电三联供（CCHP）系统同时为电力负载提供高效加热、冷却和提供电力。

Cat 发电机组可配置为使用多种沼气燃料运行，包括餐厨沼气、垃圾填埋气及污水沼气。

十多年来，Cat 柴油动力解决方案已支持各种氢化植物油（HVO）、生物柴油和混合燃料产品的运行，包括按订单定制的可使用 100% HVO 或生物柴油系统。

卡特彼勒最近收购了能源即服务（EaaS）公司 Tangent Energy Solutions，该公司提供分布式能源资源管理系统（DERMS）软件解决方案，用于监测、管理和货币化现场能源资产，包括天然气和可再生能源发电、储能和微电网。它可使公用事业电网和其他能源供应商能够加入到分布式能源体系中（DERs），从而快速提高电网上可再生能源的利用率。

Caterpillar 的混合能源解决方案技术套件包括光伏（PV）太阳能模块、双向电源（BDP）逆变器、储能系统（ESS）模块、先进的微电网控制器和全数字监控。

卡特彼勒提供专为可持续性、耐用性、可靠性和价值而设计的创新动力系统。公司通过 Cat 授权服务和代理商网络提供全球产品支持、零件和服务以及客户价值协议。此外，代理商技术人员经过培训，可以提供全面的维护和服务，帮助客户优化 Cat 设备的总拥有成本。

来源：CAT卡特电力服务中心

责任编辑：LuYue