GE领先燃气发电技术助力我国向双碳目标迈进

随着碳达峰、碳中和目标的层层推进，我国绿色低碳发展的图景已经徐徐展开。对于中国这一煤炭消费大国而言，一边是持续增大的碳减排力度，一边是稳步增长的能源消费量。未来，在电力供给侧，进一步合理控制燃煤电厂的总规模、提升清洁电力在总发电量中占比成为能源领域工作的重中之重。

天然气作为清洁高效的低碳化石能源，肩负着能源消费结构从化石能源向可再生能源过渡的重要使命，在双碳目标导向下的能源转型进程中，“减煤、稳油、增气和可再生能源”已成共识，大力发展天然气是中国建立清洁低碳、智慧高效、经济安全能源体系的必然选择。

基于数十年来对低碳发展的承诺，GE近日发布了全新的能源转型白皮书《加速可再生能源和天然气发电增长，及时有效应对气候变化》。GE燃气发电服务中国区总经理许欣表示：“天然气发电是实现低碳或零碳发电的可行途径，加速可再生能源和天然气发电的战略性部署可在短期内改变气候变化的轨迹，从而快速地实现碳减排。”

作为全球燃气轮机制造业中的领军企业，GE已经为中国在“十四五”、“十五五”期间全力加速发展天然气发电，促进碳达峰、碳中和目标实现做好了充足的准备。

天然气发电是实现碳减排的有效途径之一

可以看到，在今后10~15年内，中国天然气快速发展的基本面没有改变，天然气消费持续增长的客观条件依然存在，天然气必将在未来的新兴能源体系中占据一席之地。

天然气作为清洁的化石能源，其大气污染物排放量和温室气体排放量相对煤和石油都小得多。天然气相对煤炭发电可减排45%~55%的二氧化碳。“十三五”期间，中国天然气消费总量约1.35万亿立方米，年均增长超过200亿立方米，年均增速大于10%，天然气在一次能源消费结构中占比由2015年的5.8%上升至2020年的8.8%，增加了3个百分点。按等热值换算，相当于替代原煤25.1亿吨，减少二氧化碳、二氧化硫、粉尘排放量分别为17.9亿吨、1.4亿吨和12.2亿吨，大幅降低大气污染物排放，助力大气环境质量改善。

“在中国实现双碳目标的过程中，天然气发电行业将迎来难得的发展机遇。”许欣表示。在他看来，首先，在实施双碳目标的过程中，中国将继续大力发展可再生能源。可再生能源具有间歇性的特点，随着其大量接入电网，对电网产生一定的扰动。天然气电站运行灵活、机组启动快，可以在电网中更好地扮演“稳定器”的角色，与可再生能源形成互补，维护电网稳定。

其次，天然气是被世界公认的清洁能源。利用天然气发电机组发电是缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例、减少环境污染的有效途径。在可再生能源替代化石能源的过程中，化石能源在相当长的时间内还将扮演不可替代的角色。因此，天然气替代煤炭对碳减排产生的积极作用毋庸置疑。

2020年10月，国务院发展研究中心发布《中国天然气高质量发展报告（2020）》，预计到“十四五”末期，工业燃料、城镇燃气天然气需求量分别为1,450亿立方米和1,500亿立方米，占比分别约为33%和34%，与“十三五”末相比分别降低1个百分点和4个百分点；燃气发电天然气需求量为1,000亿立方米左右，占比约为23%，提高5个百分点。

正是看好中国天然气发电的广阔发展前景，GE不断结合中国本土市场的需求，通过生产本土化、服务本土化与人才本土化，将其最前沿的技术，以最有效、最快速的形式与中国市场需求结合，让客户不仅在电厂新建期保持领先，更重要的是在电厂30年生命周期内依然可以通过技术改造升级保持领先，实现度电成本的最优配置，保持市场竞争力。

GE在全球拥有7,000多台在役燃机，同时，GE燃气轮机的装机容量达800吉瓦，占据全球燃气发电装机容量的半壁江山。作为首家进入中国市场的气电设备与服务供应商，在中国，GE服务于100多家电厂，目前有200多台在役的机组，GE的客户覆盖五大电力集团、地方能源集团以及工业自备电站等。

“GE植根中国市场，携手哈电、南汽、华电等合作伙伴，以华电通用轻型燃机设备有限公司、哈电通用燃气轮机（秦皇岛）有限公司两大合资生产基地，以及通用电气-哈动力-南汽轮能源服务（秦皇岛）有限公司、通用电气能源（杭州）有限公司两大本土化服务工厂作为重要抓手，深入落实燃气轮机的本土化生产制造与一站式全寿命周期服务。”GE燃气发电中国区新机业务总经理黄捷表示。

近几年来，GE在中国实现了越来越多的“首例”，体现了GE在新形势下，针对中国客户需求的创新能力。在针对中国燃气发电市场的本土化改造项目中，GE燃气发电的“深圳蓝”改造项目有着极强的代表性。2019年4月，GE燃气发电为深圳5家发电企业共9台9E燃机进行了DLN1.0+超低氮氧化物燃烧室改造，这是此技术在全球的首次应用。其中，深圳南山热电股份有限公司更是在2019年10月荣获了全球权威行业媒体《发电杂志》2019年度燃气电厂类别组“最佳电厂”奖项，“深圳蓝”改造项目中的其他几家发电企业也同时获得了肯定。

2021年初，国内首台9HA.01燃机在天津华电军粮城发电有限公司成功投运，电厂实现从燃煤电厂到燃气-蒸汽联合循环热电联产的转型升级。投运后，军粮城公司将输送高达661兆瓦的电力，区域供热面积可达700万平方米，可满足十余万居民的用电和采暖需求，电厂每年还将减排二氧化硫约1,194吨，减排氮氧化物约7,755吨。这标志着中国HA级燃机新时代的到来。

GE还携手哈电集团在河北秦皇岛建立燃机制造基地，专注于9F及9H级燃机和部件制造。哈电通用燃气轮机（秦皇岛）有限公司于2020年完成技术转让工作并投入运营。

不只是HA级燃机，GE近年携手合作伙伴在6F级燃机和航改型燃机上也实现了不少突破。GE 6F.03在同级别机组中供热能力尤为突出，一拖一联合循环工况下联合循环效率可达57%。6F.03燃机全球业绩超过250台，在中国订单量也已超过40台。此外，在分布式能源领域，GE和中国华电合资成立了华电通用轻型燃机设备有限公司，主要从事LM2500和LM6000系列航改型燃气轮机发电机组的成套组装以及测试。

“成功的本地案例增强了我们持续推进本土化建设的信心。GE燃气发电会在电力行业发展的新时期内继续为中国客户量身打造更加先进、低碳、环保的解决方案。”GE燃气发电集团发电服务部技术总监阎福华表示。

燃氢燃气轮机初具规模

GE之所以对天然气发电的前景充满信心，另一个十分重要的原因是，在全球倡导的碳减排大背景下，燃气发电厂通过技术改造后，向燃氢方向转化，最终可以做到零碳排放。

氢作为储量最丰富且重量最轻的元素，作为燃料，有两大突出的特点：首先，除核燃料外，氢气是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中发热值最高的燃料；其次，它燃烧时几乎不产生有害气体和微粒。随着全球制氢工业的逐步发展和完善，氢开始被能源行业越来越多地看作转型中的关键环节。

实际上，从20世纪90年代初开始，GE就开始研发高氢燃烧器。2000年以后，GE研发出具备高氢能力的多喷嘴静音燃烧器MNQC；

GE航改型燃气轮机和重型燃气轮机的燃烧系统都可以实现高氢燃烧。这种燃烧系统已经配置在了超过2,500台GE航改型燃气轮机上。

在过去的30多年时间里，GE为重型燃气轮机开发了两种燃烧器配置，从而提供燃烧高氢燃料的能力，他们分别是B级和E级燃气轮机的单喷嘴燃烧器以及E级和F级燃气轮机的多喷嘴静音燃烧器。这些已经安装到了超过1,700台重型燃机上。

2005年，GE申请到了美国能源部的课题，专门研究烧氢的国家课题，开发了“微孔预混”的低氮燃烧器。目前该先进的微孔预混DLN 2.6e燃烧器已在9HA燃气轮机上得到了应用。

目前，GE燃气轮机使用氢气和类似低热值燃料运行已有30多年。在此期间，全球已有70多台GE燃氢燃气轮机在运行，在全球使用氢燃料燃气轮机设备中占据一半份额，这些燃气轮机累计运行时间超过600万小时。

可以看到，GE在全球拥有数个使用高氢燃料的项目。其中一台6B机组已经有着超过20年燃烧高氢燃料的经验，氢占燃料比例70%-95%（体积流量）。四台位于美国的GE 7F燃机也在采用天然气与氢气掺混燃料。美国Long Ridge Energy在新的7HA.02机组上已实现掺氢燃烧，并计划在下个十年里把烧氢能力提高至100%。

“我们的计划是在2030年之前把燃气轮机燃氢能力提高到百分之百的水平，我们正在稳步推进这一计划，这是将来GE燃气轮机技术发展的一个方向，未来，我们将运用创新的技术帮助中国向实现双碳目标迈进。”许欣对更清洁、更高效率的天然气发电市场前景充满信心。（林  楚）