随着气候变化成为全人类共同面临的严峻挑战，实现可持续发展、打造低碳乃至零碳的未来，已经成为世界各国追求的目标。而由于全球40%以上的温室气体排放来自电力行业，因此，电力领域的低碳变革势在必行。这其中，燃气轮机发电凭借环保、低碳、灵活性强的众多优势，正在成为新型电力系统的重要支撑，也将成为低碳未来不可或缺的组成部分。
基于行业领先的燃气发电技术与深耕中国市场的丰富经验，GE燃气发电集团日前在其全新发布的白皮书中提出，加速燃气轮机发电和可再生能源的战略性部署、精进低碳或接近零碳的发电技术，不仅可以快速实现大幅度减排，还将助力中国新型电力系统的建设和降碳目标的实现。
气电发展机遇与挑战并存
在GE燃气发电服务中国区总经理许欣看来，当前“风靡”全球的低碳化发展大趋势虽然给燃气轮机发电带来了一定压力，但更多的却是良好的发展机遇。
“从国内外市场来看，燃气轮机发电拥有诸多持续发展的动力来源。”许欣表示，“一方面，气电的碳排放相对较小，能够在一定程度上满足减排需求。另一方面，随着越来越多的可再生能源电力接入电网，需要有强有力的‘后盾’支撑电网的稳定性，气电占地面积小、响应速度快，相比其他一些储能方式部署起来更为方便。此外，由于大部分使用天然气的燃机都可以改用氢气作为燃料，近年来兴起的氢能利用也成为了气电持续发展的新动力。”
不过，许欣也坦言，当前，中国的气电产业发展也面临一些挑战。“由于国内天然气进口量可观，因此对进口设施的需求日益增长。同时，气电价格和燃料成本之间的疏导机制尚不完善，燃机电厂的收益还存在不确定性。此外，在气电相关设备领域，产业链仍有待完善。”
许欣表示，随着国家天然气管网的持续布局、LNG接收站的快速建设，加上碳交易机制的不断完善，上述问题有望一一得到解决。
掺氢助力气电由“低碳”到“零碳”
根据GE燃气发电集团的白皮书，燃气轮机发电灵活可靠，在协调风电、光伏等波动性较大的可再生能源电力并网方面能发挥很大作用。与此同时，由于天然气的主要成分是甲烷，含碳量相对较小，同等发电量下，气电产生的二氧化碳量平均比煤电低60%以上，氮氧化物、硫化物等的排放也大大减少。以天津军粮城采用了9HA.01燃机进行了“煤改气”的电厂为例，相较于原燃煤电厂每年可减排二氧化碳180万吨，减排氮氧化物270吨，减排二氧化硫260吨，还可减少280吨的烟尘排放（按全年利用小时4500小时测算）。
除了助力电力领域减排，气电自身也在不断推进清洁化进程。GE燃气发电集团在白皮书中指出，零碳技术是燃气轮机发电未来重要的技术选择，而天然气掺氢燃烧正是其中的一个热点。
据GE燃气发电集团中国区产品技术总经理阎福华介绍，燃气轮机“混掺”氢气作为燃料的技术实际上并非新鲜事物，GE燃气轮机采用氢气作为燃料运行已超过30年。在此期间，全球有超过100台GE燃氢及其他低热值燃料的机组在运行，累计运行小时数超过800万小时。
“GE的LM2500、6B、7E、9E、6F和7F等一系列燃机都采用过氢气作为燃料，在此方面，我们积累了丰富的经验。”阎福华表示，“现在是把已有的混氢燃烧技术和新研发的技术运用于新型的HA级燃机。我们的目标是将100%燃烧氢气的燃机应用于新型电力系统。”
据了解，GE最先进的HA级燃气轮机机组目前都已经具备了50%掺氢燃烧的能力，GE计划在2030年前，将HA级燃机的掺氢能力提高到百分之百。在中国，GE也已经有十几台燃烧高比例氢燃料的燃机在钢厂、化工厂等运行。去年，广东省能源集团旗下的惠州大亚湾石化区综合能源站订购了两台套GE9HA.01重型燃气轮机联合循环机组，投产后将采用10%（按体积计算）的氢气掺混比例与天然气混合燃烧，有望成为中国首座掺氢燃烧的9HA电厂。
许欣指出，零碳技术的突破将为天然气发电创造更为广阔的空间。“现有的燃机电厂不仅可以通过混掺氢气作为燃料，还可以采用碳捕获、利用与封存（CCUS）技术，实现从低碳到零碳的过渡。”据白皮书介绍，GE在美国对一座采用了7F级燃机的气电厂进行了整厂的CCUS技术改造后，助力该电厂每年减少超过60万吨二氧化碳排放，相当于13万辆汽车的二氧化碳排放量。
中国气电发展潜力可期
针对中国市场，GE燃气发电集团十分看好气电产业未来的发展前景。许欣表示：“‘十四五’期间有望成为中国天然气发电产业发展的‘窗口期’。目前，燃气发电在珠三角、长三角、京津冀等经济发达地区及沿海城市较为集中。随着国家和地方政府推出了一系列利好政策，粤港澳大湾区气电产业的发展空间也持续领先。”
据许欣介绍，为了更好地服务中国市场、推动燃机的国产化进程，GE多年前即已开始布局。先是在轻型燃机方面，与华电合资成立华电通用轻型燃机设备有限公司，作为GE分布式能源设备的全球制造基地之一，为航改型燃机的国产化进程提供有力支持。在重型燃机方面，GE与哈电合作，在河北秦皇岛建立了燃机制造基地，生产HA级重型燃机。惠州大亚湾石化区综合能源站订购的9HA.01燃机机组就将由该基地生产。中型燃机方面，GE也与本地合作伙伴南汽一起不断推进6F.03、9E燃机的本土化。
许欣表示：“燃气轮机发电作为实现降碳目标的重要组成和电网安全的可靠支撑，将为中国电力领域的减排贡献巨大力量。GE燃气发电集团凭借深耕中国市场多年的经验，将携手本土合作伙伴不断引进先进的燃气轮机发电技术，推动中国燃机的本土化发展，促进产业链升级，为建设新型低碳电力系统持续提供支持。”
