给天然气发电加氢添绿成潮流100%燃氢发电难在哪？

燃气轮机掺氢燃烧，这一老技术最近几年来成为天然气发电领域的新热潮在天然气中加入氢气可以显著减少温室气体的排放总量，减少天然气作为化石燃料的消耗依托燃气发电成熟的设备和基础设施，逐步提高掺氢占氢能的比例，最终将发电灵活高效的燃气轮机改造成完全零碳排放的燃气轮机

对于全球可再生能源领导者中国来说，燃气轮机掺氢和纯氢燃烧的价值更具想象力:大规模清洁能源发展有望加速提高绿色制氢的效率和经济性利用富氢燃料通过燃气轮机发电，有助于减少天然气对外界的依赖，减少发电中的二氧化碳排放最近几年来，世界主要燃气轮机制造商都在积极提高燃气轮机的掺氢燃烧能力，开拓新的市场空间中国是加速新技术落地的重要目标市场

燃气轮机燃烧氢气并不是什么新鲜事化工，炼钢过程中产生的低热值伴生气，氢含量非常高GE气体发电服务中国区总经理徐鑫最近几天对本报表示，氢能是最近几年来的热门话题，但实际上，烧氢本身并不是一个全新的技术通用电气公司在韩国服役的6B型燃气轮机已经使用含氢量为70%—95%的燃料运行了20多年目前，GE在全球有100多台低热值含氢燃料机组在运行，累计运行小时数超过800万小时，其中部分机组的燃料氢含量超过50%

从不同型号来看，GE的E/B级燃机具有100%的燃氢能力，功率最大，效率最高的HA级燃机具有50%的燃氢能力通用电气的目标是到2030年实现HA级燃气轮机100%的氢燃烧能力在给定技术和实用基础的情况下，为什么最新的燃气轮机仍然需要近10年的时间才能实现从50%到100%掺氢的跨越

E/B级燃气轮机使用的MNQC已经可以100%燃烧氢气，但在排放控制和能效方面有一定的局限性而HA级燃气轮机使用的DLN2.6e微孔预混燃烧器可以实现高效率，高比例掺氢燃烧，同时控制氮氧化物排放

2005年，就在页岩气革命爆发前，美国将氢气列为技术储备中的低热值燃料当时，GE向美国能源部申请了氢燃烧技术研发的国家项目，开发出了微孔预混燃烧器2016年，该燃烧器应用于9HA燃机，即DLN 2.6e燃烧器就这样，这种原本靠燃烧氢气产生的燃烧器，首次应用到了以天然气为燃料的燃气轮机上伴随着碳中和的推进，近两年氢气开始流行，这项技术已经支持了氢气和天然气的联合燃烧

严进一步分析说，R&D在氢气从50%加到100%的过程中，还有很多技术问题，包括燃烧技术，材料技术，控制技术，氮氧化物的控制技术。

首先，氢气比例越高，燃烧的挑战就越高DLN 2.6e燃烧器在GE格伦威尔试验台的严格测试中实现了50%的氢燃烧能力，但从试验台到电厂现场还有很长的路要走很多配套设施，如辅助设备，密封，管道，通风，危险气体检测，火焰检测等技术，仍然需要在各种类型的机组上进行验证

此外，伴随着燃料中氢气比例的增加，氢气引起的管道金属材料氢脆腐蚀会加剧，控制不仅针对燃气轮机本身，而且针对整个联合循环发电厂，燃烧温度越高，产生的氮氧化物就越多氢气比例逐渐提高后，如何将氮氧化物的排放控制在一定范围内，满足环保标准，也是一个技术难题

上述关键核心技术需要一步步不断突破与燃气轮机应用中的其他技术一样，燃气轮机的掺氢能力将逐步提高，并将在不断的技术开发和验证中不断进步

根据消息显示，总的来说，GE已经为燃气轮机动力装置开发了一套完整的燃氢方案，包括主机，辅机，系统控制等各个方面该方案已在示范电厂现场得到验证葛认为，伴随着氢源供应的增加，示范项目正在加速进入下一阶段

长岭能源位于俄亥俄州的HA级燃气电厂，正试图通过将氢气与天然气燃料混合来实现低碳转型这不仅是美国第一座氢燃料燃气轮机电厂，也是世界上第一座实现掺氢燃烧的HA级联合循环燃气轮机电厂长脊能源开创了工业应用的先河，其燃气轮机目前已实现15%—20%氢燃烧，并计划在2030年具备100%氢燃烧能力除了向电网供电，该公司还计划向一些耗电量极高的外围数据中心提供这种低碳电力

中国第一座氢燃料9公顷发电厂即将在广东省惠州市落地由广东能源集团旗下惠州大亚湾石化区综合能源站建设，包括两台9HA.01重型燃气轮机联合循环机组2023年项目投产后，两台燃气轮机将采用10%的氢气掺混比例与天然气混合燃烧

以上项目的示范意义居多，氢气的成本和碳价将直接决定未来燃氢燃气轮机的市场规模由于全球氢产业链尚未成熟，目前氢的价格为4000万美元英国热量单位，因此混合氢并不经济

不过，徐新看好中国氢能产业的发展前景，以及氢能涡轮在整体能源体系中的市场空间目前制氢效率不高，没有形成规模效应中国可再生能源的大规模发展，为绿色氢的可及性和规模效应创造了条件如果制氢的效率和经济性能够突破，只有中国能够弯道超车在未来，纯氢燃烧的燃烧机会将是新动力系统的重要支撑，也是解决能源安全问题的可行方案