隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的層層推進(jìn)，我國(guó)綠色低碳發(fā)展的圖景已經(jīng)徐徐展開(kāi)。對(duì)于中國(guó)這一煤炭消費(fèi)大國(guó)而言，一邊是持續(xù)增大的碳減排力度，一邊是穩(wěn)步增長(zhǎng)的能源消費(fèi)量。未來(lái)，在電力供給側(cè)，進(jìn)一步合理控制燃煤電廠的總規(guī)模、提升清潔電力在總發(fā)電量中占比成為能源領(lǐng)域工作的重中之重。

天然氣作為清潔高效的低碳化石能源，肩負(fù)著能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)從化石能源向可再生能源過(guò)渡的重要使命，在雙碳目標(biāo)導(dǎo)向下的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，“減煤、穩(wěn)油、增氣和可再生能源”已成共識(shí)，大力發(fā)展天然氣是中國(guó)建立清潔低碳、智慧高效、經(jīng)濟(jì)安全能源體系的必然選擇。

基于數(shù)十年來(lái)對(duì)低碳發(fā)展的承諾，GE近日發(fā)布了全新的能源轉(zhuǎn)型白皮書(shū)《加速可再生能源和天然氣發(fā)電增長(zhǎng)，及時(shí)有效應(yīng)對(duì)氣候變化》。GE燃?xì)獍l(fā)電服務(wù)中國(guó)區(qū)總經(jīng)理許欣表示：“天然氣發(fā)電是實(shí)現(xiàn)低碳或零碳發(fā)電的可行途徑，加速可再生能源和天然氣發(fā)電的戰(zhàn)略性部署可在短期內(nèi)改變氣候變化的軌跡，從而快速地實(shí)現(xiàn)碳減排?！?/span>

作為全球燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)中的領(lǐng)軍企業(yè)，GE已經(jīng)為中國(guó)在“十四五”、“十五五”期間全力加速發(fā)展天然氣發(fā)電，促進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)做好了充足的準(zhǔn)備。

天然氣發(fā)電是實(shí)現(xiàn)碳減排的有效途徑之一

可以看到，在今后10~15年內(nèi)，中國(guó)天然氣快速發(fā)展的基本面沒(méi)有改變，天然氣消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)的客觀條件依然存在，天然氣必將在未來(lái)的新興能源體系中占據(jù)一席之地。

天然氣作為清潔的化石能源，其大氣污染物排放量和溫室氣體排放量相對(duì)煤和石油都小得多。天然氣相對(duì)煤炭發(fā)電可減排45%~55%的二氧化碳?！笆濉逼陂g，中國(guó)天然氣消費(fèi)總量約1.35萬(wàn)億立方米，年均增長(zhǎng)超過(guò)200億立方米，年均增速大于10%，天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比由2015年的5.8%上升至2020年的8.8%，增加了3個(gè)百分點(diǎn)。按等熱值換算，相當(dāng)于替代原煤25.1億噸，減少二氧化碳、二氧化硫、粉塵排放量分別為17.9億噸、1.4億噸和12.2億噸，大幅降低大氣污染物排放，助力大氣環(huán)境質(zhì)量改善。

“在中國(guó)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的過(guò)程中，天然氣發(fā)電行業(yè)將迎來(lái)難得的發(fā)展機(jī)遇?！痹S欣表示。在他看來(lái)，首先，在實(shí)施雙碳目標(biāo)的過(guò)程中，中國(guó)將繼續(xù)大力發(fā)展可再生能源?？稍偕茉淳哂虚g歇性的特點(diǎn)，隨著其大量接入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)。天然氣電站運(yùn)行靈活、機(jī)組啟動(dòng)快，可以在電網(wǎng)中更好地扮演“穩(wěn)定器”的角色，與可再生能源形成互補(bǔ)，維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定。

其次，天然氣是被世界公認(rèn)的清潔能源。利用天然氣發(fā)電機(jī)組發(fā)電是緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例、減少環(huán)境污染的有效途徑。在可再生能源替代化石能源的過(guò)程中，化石能源在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)還將扮演不可替代的角色。因此，天然氣替代煤炭對(duì)碳減排產(chǎn)生的積極作用毋庸置疑。

2020年10月，國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心發(fā)布《中國(guó)天然氣高質(zhì)量發(fā)展報(bào)告（2020）》，預(yù)計(jì)到“十四五”末期，工業(yè)燃料、城鎮(zhèn)燃?xì)馓烊粴庑枨罅糠謩e為1,450億立方米和1,500億立方米，占比分別約為33%和34%，與“十三五”末相比分別降低1個(gè)百分點(diǎn)和4個(gè)百分點(diǎn)；燃?xì)獍l(fā)電天然氣需求量為1,000億立方米左右，占比約為23%，提高5個(gè)百分點(diǎn)。

正是看好中國(guó)天然氣發(fā)電的廣闊發(fā)展前景，GE不斷結(jié)合中國(guó)本土市場(chǎng)的需求，通過(guò)生產(chǎn)本土化、服務(wù)本土化與人才本土化，將其最前沿的技術(shù)，以最有效、最快速的形式與中國(guó)市場(chǎng)需求結(jié)合，讓客戶不僅在電廠新建期保持領(lǐng)先，更重要的是在電廠30年生命周期內(nèi)依然可以通過(guò)技術(shù)改造升級(jí)保持領(lǐng)先，實(shí)現(xiàn)度電成本的最優(yōu)配置，保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

GE在全球擁有7,000多臺(tái)在役燃機(jī)，同時(shí)，GE燃?xì)廨啓C(jī)的裝機(jī)容量達(dá)800吉瓦，占據(jù)全球燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)容量的半壁江山。作為首家進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的氣電設(shè)備與服務(wù)供應(yīng)商，在中國(guó)，GE服務(wù)于100多家電廠，目前有200多臺(tái)在役的機(jī)組，GE的客戶覆蓋五大電力集團(tuán)、地方能源集團(tuán)以及工業(yè)自備電站等。

“GE植根中國(guó)市場(chǎng)，攜手哈電、南汽、華電等合作伙伴，以華電通用輕型燃機(jī)設(shè)備有限公司、哈電通用燃?xì)廨啓C(jī)（秦皇島）有限公司兩大合資生產(chǎn)基地，以及通用電氣-哈動(dòng)力-南汽輪能源服務(wù)（秦皇島）有限公司、通用電氣能源（杭州）有限公司兩大本土化服務(wù)工廠作為重要抓手，深入落實(shí)燃?xì)廨啓C(jī)的本土化生產(chǎn)制造與一站式全壽命周期服務(wù)。”GE燃?xì)獍l(fā)電中國(guó)區(qū)新機(jī)業(yè)務(wù)總經(jīng)理黃捷表示。

近幾年來(lái)，GE在中國(guó)實(shí)現(xiàn)了越來(lái)越多的“首例”，體現(xiàn)了GE在新形勢(shì)下，針對(duì)中國(guó)客戶需求的創(chuàng)新能力。在針對(duì)中國(guó)燃?xì)獍l(fā)電市場(chǎng)的本土化改造項(xiàng)目中，GE燃?xì)獍l(fā)電的“深圳藍(lán)”改造項(xiàng)目有著極強(qiáng)的代表性。2019年4月，GE燃?xì)獍l(fā)電為深圳5家發(fā)電企業(yè)共9臺(tái)9E燃機(jī)進(jìn)行了DLN1.0+超低氮氧化物燃燒室改造，這是此技術(shù)在全球的首次應(yīng)用。其中，深圳南山熱電股份有限公司更是在2019年10月榮獲了全球權(quán)威行業(yè)媒體《發(fā)電雜志》2019年度燃?xì)怆姀S類別組“最佳電廠”獎(jiǎng)項(xiàng)，“深圳藍(lán)”改造項(xiàng)目中的其他幾家發(fā)電企業(yè)也同時(shí)獲得了肯定。

2021年初，國(guó)內(nèi)首臺(tái)9HA.01燃機(jī)在天津華電軍糧城發(fā)電有限公司成功投運(yùn)，電廠實(shí)現(xiàn)從燃煤電廠到燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。投運(yùn)后，軍糧城公司將輸送高達(dá)661兆瓦的電力，區(qū)域供熱面積可達(dá)700萬(wàn)平方米，可滿足十余萬(wàn)居民的用電和采暖需求，電廠每年還將減排二氧化硫約1,194噸，減排氮氧化物約7,755噸。這標(biāo)志著中國(guó)HA級(jí)燃機(jī)新時(shí)代的到來(lái)。

GE還攜手哈電集團(tuán)在河北秦皇島建立燃機(jī)制造基地，專注于9F及9H級(jí)燃機(jī)和部件制造。哈電通用燃?xì)廨啓C(jī)（秦皇島）有限公司于2020年完成技術(shù)轉(zhuǎn)讓工作并投入運(yùn)營(yíng)。

不只是HA級(jí)燃機(jī)，GE近年攜手合作伙伴在6F級(jí)燃機(jī)和航改型燃機(jī)上也實(shí)現(xiàn)了不少突破。GE 6F.03在同級(jí)別機(jī)組中供熱能力尤為突出，一拖一聯(lián)合循環(huán)工況下聯(lián)合循環(huán)效率可達(dá)57%。6F.03燃機(jī)全球業(yè)績(jī)超過(guò)250臺(tái)，在中國(guó)訂單量也已超過(guò)40臺(tái)。此外，在分布式能源領(lǐng)域，GE和中國(guó)華電合資成立了華電通用輕型燃機(jī)設(shè)備有限公司，主要從事LM2500和LM6000系列航改型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的成套組裝以及測(cè)試。

“成功的本地案例增強(qiáng)了我們持續(xù)推進(jìn)本土化建設(shè)的信心。GE燃?xì)獍l(fā)電會(huì)在電力行業(yè)發(fā)展的新時(shí)期內(nèi)繼續(xù)為中國(guó)客戶量身打造更加先進(jìn)、低碳、環(huán)保的解決方案。”GE燃?xì)獍l(fā)電集團(tuán)發(fā)電服務(wù)部技術(shù)總監(jiān)閻福華表示。

燃?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)初具規(guī)模

GE之所以對(duì)天然氣發(fā)電的前景充滿信心，另一個(gè)十分重要的原因是，在全球倡導(dǎo)的碳減排大背景下，燃?xì)獍l(fā)電廠通過(guò)技術(shù)改造后，向燃?xì)浞较蜣D(zhuǎn)化，最終可以做到零碳排放。

氫作為儲(chǔ)量最豐富且重量最輕的元素，作為燃料，有兩大突出的特點(diǎn)：首先，除核燃料外，氫氣是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中發(fā)熱值最高的燃料；其次，它燃燒時(shí)幾乎不產(chǎn)生有害氣體和微粒。隨著全球制氫工業(yè)的逐步發(fā)展和完善，氫開(kāi)始被能源行業(yè)越來(lái)越多地看作轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

實(shí)際上，從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始，GE就開(kāi)始研發(fā)高氫燃燒器。2000年以后，GE研發(fā)出具備高氫能力的多噴嘴靜音燃燒器MNQC；

GE航改型燃?xì)廨啓C(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)高氫燃燒。這種燃燒系統(tǒng)已經(jīng)配置在了超過(guò)2,500臺(tái)GE航改型燃?xì)廨啓C(jī)上。

在過(guò)去的30多年時(shí)間里，GE為重型燃?xì)廨啓C(jī)開(kāi)發(fā)了兩種燃燒器配置，從而提供燃燒高氫燃料的能力，他們分別是B級(jí)和E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的單噴嘴燃燒器以及E級(jí)和F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的多噴嘴靜音燃燒器。這些已經(jīng)安裝到了超過(guò)1,700臺(tái)重型燃機(jī)上。

2005年，GE申請(qǐng)到了美國(guó)能源部的課題，專門研究燒氫的國(guó)家課題，開(kāi)發(fā)了“微孔預(yù)混”的低氮燃燒器。目前該先進(jìn)的微孔預(yù)混DLN 2.6e燃燒器已在9HA燃?xì)廨啓C(jī)上得到了應(yīng)用。

目前，GE燃?xì)廨啓C(jī)使用氫氣和類似低熱值燃料運(yùn)行已有30多年。在此期間，全球已有70多臺(tái)GE燃?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行，在全球使用氫燃料燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中占據(jù)一半份額，這些燃?xì)廨啓C(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)600萬(wàn)小時(shí)。

可以看到，GE在全球擁有數(shù)個(gè)使用高氫燃料的項(xiàng)目。其中一臺(tái)6B機(jī)組已經(jīng)有著超過(guò)20年燃燒高氫燃料的經(jīng)驗(yàn)，氫占燃料比例70%-95%（體積流量）。四臺(tái)位于美國(guó)的GE 7F燃機(jī)也在采用天然氣與氫氣摻混燃料。美國(guó)Long Ridge Energy在新的7HA.02機(jī)組上已實(shí)現(xiàn)摻氫燃燒，并計(jì)劃在下個(gè)十年里把燒氫能力提高至100%。

“我們的計(jì)劃是在2030年之前把燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)淠芰μ岣叩桨俜种俚乃?，我們正在穩(wěn)步推進(jìn)這一計(jì)劃，這是將來(lái)GE燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，未來(lái)，我們將運(yùn)用創(chuàng)新的技術(shù)幫助中國(guó)向?qū)崿F(xiàn)雙碳目標(biāo)邁進(jìn)?！痹S欣對(duì)更清潔、更高效率的天然氣發(fā)電市場(chǎng)前景充滿信心。（林  楚）