燃氣輪機是氫能零碳發(fā)電的主要路徑
全人類應對氣候變化的壓力和各國布局未來能源產業(yè)革命的發(fā)展，使得發(fā)展氫能成為一種必然的趨勢。國家“十四五”規(guī)劃也提出：在氫能與儲能等前沿科技和產業(yè)變革領域，組織實施未來產業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產業(yè)。
燃氣輪機燒氫可實現零碳發(fā)電
氫能一直是工業(yè)領域中最重要的能源之一，燃氣輪機燒氫可實現零碳發(fā)電。工業(yè)副產氫、煤制氫、天然氣制氫等技術都很成熟，特別是大量的工業(yè)副產氫，如焦爐煤氣里的氫可作為燃氣輪機發(fā)電的燃料，從而提高副產品的價值。按照我國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展技術路線圖，未來最理想的模式是規(guī)模化的太陽能、風能、生物質能等可再生能源綠色制氫。在發(fā)電波峰時，使用風電、光伏等可再生能源制取氫能（氫、甲醇、氨等）；在發(fā)電波谷時，使用燃氣輪機燃燒氫能發(fā)電，實現零碳發(fā)電。這一技術路線在全球范圍已逐漸形成共識，是電力行業(yè)踐行“雙碳”戰(zhàn)略的主流技術路線之一。
各國加速布局氫燃燒技術
目前，世界各國燃氣輪機廠商紛紛將目光投向富氫燃料燃燒技術，并開展了大量研究與驗證工作。日本三菱日立電力系統公司（MHPS）已實現30%氫濃度的干式低排放應用，計劃2045年實現100%氫濃度的干式低排放應用；美國GE公司已實現50%氫濃度的干式低排放技術，即將應用于美國長脊能源（Long Ridge Energy）發(fā)電廠，該廠也是全球第一座將氫摻入GE公司H級燃氣輪機的發(fā)電廠，計劃2030年實現100%氫濃度的干式低排放應用；德國西門子（Siemens）公司已實現75%氫濃度的干式低排放技術，目前應用于巴西布拉斯科（Braskem）公司的熱電聯產項目，計劃2030年實現100%氫濃度的干式低排放應用。
我國氫燃燒技術具有一定基礎
中國航發(fā)憑借燃氣輪機與航空發(fā)動機技術同源、產品同根的優(yōu)勢，實現了航空發(fā)動機燃燒技術和知識積累向燃氣輪機的轉移。AGT-2、AGT-12、AGT-25等多個自主燃氣輪機型號已實現擴散燃燒方式的富氫燃料應用，氫濃度最高達到60%。中國航發(fā)燃機自主研制的干式低排放技術已完成部件試驗，預計于2021年年底進行整機試驗。目前，公司正在開展預混燃燒方式的富氫燃料干式低排放燃燒技術研究，計劃2024年完成試驗驗證。總體來看，中國航發(fā)燃機正為氫能大規(guī)模商業(yè)化利用進行技術儲備，具備開展零碳排放燃氣輪機產品研制的基礎。
燃氣輪機是保障能源安全的重要內容
目前在能源各細分領域，尤其是海上平臺、西氣東輸等關乎國家能源安全命脈的領域，我國重大技術裝備研發(fā)、制造能力大幅提升，國產化率逐步提高。但是也要清醒看到，部分核心裝備及零部件仍依賴進口，能源裝備全鏈條協同發(fā)展仍需加強：一方面，受到新冠肺炎疫情影響，國際供應鏈遭遇沖擊，更加凸顯自主化的重要性；另一方面，中美爭端面臨長期性與嚴峻性，導致技術封鎖將嚴重影響我國能源企業(yè)的生產與運營，美國政府通過頒布法律、行政限制，實施精準“斷供”，限制關鍵技術裝備和相關產品出口，嚴重威脅了我國的能源安全。
中國航發(fā)燃機瞄準與國外燃氣輪機民用技術的差距，正在基于市場需求開展低排放、雙燃料、海洋環(huán)境“三防”、氫燃燒、中低熱值燃料燃燒等燃氣輪機工業(yè)化關鍵技術開發(fā)。通過改進優(yōu)化設計、降低規(guī)模成本，打破寡頭壟斷的市場競爭格局，解決運維成本高、服務響應慢等用戶痛點。深入探索在工業(yè)互聯網和大數據領域的集成創(chuàng)新應用，自主研制的燃氣輪機大數據管理平臺可以實現對運行大數據的智能健康管理，建立起趨勢診斷和故障預測專家系統。通過上述工作的實施，中國航發(fā)燃機將在國家能源安全與“雙碳”戰(zhàn)略背景下實現追趕超越。
結束語
燃氣輪機作為具有高度戰(zhàn)略意義的能源裝備，技術極其復雜，研制難度極大，被喻為“機械工業(yè)皇冠上的明珠”。同時，燃氣輪機具有典型的軍民兩用特點，對保障國家能源安全與國防安全、促進“雙碳”戰(zhàn)略落地有著重要的戰(zhàn)略意義。在此背景下，中國航發(fā)燃機致力于為用戶提供高效的一站式綜合能源解決方案，不斷努力降低用戶全生命周期的運維成本，持續(xù)為用戶創(chuàng)造價值。
（盧繼斌，中國航發(fā)燃機總經理，研究員級高級工程師，從事燃氣輪機經營管理工作）
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本文標題：中國航發(fā)燃機助力 “雙碳”戰(zhàn)略落地
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