能源电力系统的低碳转型是大势所趋，其中氢燃气轮机因可实现零碳排放、系统调整更少等因素迎来广泛关注和研发投入，正在加速迈向商业化应用。
燃机、电力装备企业接连押注氢燃气轮机
近日国内外的燃机、电力装备企业在氢燃气轮机研发方面接连迎来突破。
12月26日，明阳“木星一号”30MW级纯氢燃气轮机下线，该款燃气轮机是全球首款30MW级纯氢燃气轮机，搭载明阳氢燃自主研发的““木星一号””纯氢燃烧室，可实现百分之百的纯氢燃烧和真正意义的零碳排放。
11月19日，上海电气成功实现大F重型在运燃机掺氢技术自主升级及示范验证。测试掺氢比例达到7%，测试过程各设备运行稳定、排放优异。这是国内首次大F重型燃机实施的掺氢燃烧改造和科研攻关项目，标志着上海电气在国内重型燃机掺氢燃烧领域实现从“0到1”的重大技术突破。
11月，杭汽轮集团在高效低碳燃气轮机试验装置国家重大科技基础设施（江苏中科能源动力研究中心）CTF#1燃烧室试验平台成功开展自主HGT51F燃气轮机燃烧室掺氢中压全温试验，天然气燃料的掺氢比例达到25%（体积比例），也是国内首次在自主重型燃气轮机全尺寸燃烧室开展掺氢比例超过20%的试验研究。
国际方面，近日罗尔斯-罗伊斯公司宣布已开启新一轮氢燃料突破性研究测试，旨在对航空低温液氢泵系统进行验证。
10月，西门子能源成功运行了世界上第一台100%可再生氢工业燃气轮机， 通过 1 兆瓦的现场电解槽生产氢气，将燃料储存在 1 吨的储罐中，然后使用它为法国 Smurfit Kappa 纸包装工厂的 11 兆瓦西门子能源 SGT-400 工业燃气轮机提供动力。
此外日本三菱日立、美国通用电气、意大利安萨尔多能源公司等国际主要燃机厂商，均针对氢燃料燃机推出了相应的发展计划，开启了掺氢燃料甚至是纯氢燃料燃机的研究、开发及示范应用工作。
这些氢燃气轮机的研发被视为是未来绿色能源大规模应用的重要突破口，通过利用燃气轮机将氢气与空气混合燃烧产生热能，并通过涡轮驱动发电机发电，可在发电、分布式能源、电网调峰、机动电源、长距离管输增压等领域扮演重要角色。
西门子能源发言人此前公开表示：“如今氢在电气化确实普遍比天然气燃烧更昂贵，而成本竞争力的时机将主要取决于低碳氢成本的降低和天然气碳定价的提高。”但该公司认为，氢发电不会纯粹基于经济，而是基于法规和必要性的结合，政府需要一个“剩余负荷”供应商来弥补由间歇性可再生能源主导的电网系统留下的差距。
燃气轮机制造商 GE则表示，其航改型、B/E 级和 F 级燃气轮机都可以使用 100% 氢气运行，只需对“燃料配件、底循环组件和工厂安全系统”进行相应的改造即可。
前景广阔，但需要突破三大难关
目前已经有越来越多的国家开始针对氢燃气轮机的发展提出要求和目标。如美国能源部在推出的《氢能计划》中提出，氢将广泛应用于发电场景，包括大规模发电、分布式发电、热电联产和备用电源。氢气被生产、输送和储存后，通过燃烧（燃气轮机或发动机）、以及电化学过程（燃料电池）转化为可用的能量（电、热等）。
英国也在国家氢能战略中明确提出：氢可以通过燃气轮机、发动机燃烧或者燃料电池化学反应来产生电、热能，是重要的长期储能介质，能够以多种方式储存、运输，实现能源跨区域、跨时间配置；同时氢也是工业生产的重要原料。
今年 3 月，德国总理奥拉夫·肖尔茨 (Olaf Scholz) 制定了到 2031 年德国将拥有 17 吉瓦至 21 吉瓦的氢气燃气发电站投入运营的目标，主要用作风能和太阳能光伏等间歇性可再生能源的备用。
国内方面，今年5月工业和信息化部科技司公开征求对《工业领域碳达峰碳中和标准体系建设指南（2023版）》（征求意见稿）的意见，其中指出：重点制定燃氢燃气轮机、氢燃料内燃机等氢能替代，氢冶金等技术和装备标准。
燃气轮机行业也曾郑重承诺到2030年开发出燃烧100%氢气的燃气轮机，克服技术挑战，推动这一转变的迅速发生，全面支持全球天然气电网向可再生能源系统的转型。
但在该技术大规模推广之前，基于氢气和甲烷物理特性与化学属性差异,高氢含量燃料会对燃烧系统产生一系列影响，如1、氢气对燃气轮机部件的腐蚀。随着掺氢比例的提高，氢对管道金属材料造成的氢脆腐蚀会加重；2、氢气燃烧产生的安全问题。氢气燃烧温度比天然气高很多，由此产生的燃烧室超温过热、火焰控制检测、气体泄露检测等问题都需解决；3、氢气价格高昂。氢燃气轮机需要消耗大量氢气，而目前氢气价格昂贵，高比例掺氢或纯氢燃烧发电没有太多经济效益等。
这些问题可主要归结为低碳氢的成本和规模化生产、与自然燃烧相比的巨大能量损失以及利用绿色气体能源的安全问题等三大方面。
对此，目前主流的解决思路包括升级安全系统，以应对氢气比天然气更高的可燃性，无论是外部泄漏还是氢火焰在燃气轮机内的不同行为方式；针对现场氢气储存、管理和运输等安全问题，升级密封和焊接等。
“但综合看来，与新建项目相比，基于技术突破和系统改造的成本相对具有成本竞争力。氢燃气轮机的燃料能力扩展到氢气的作用将不仅在能源转型时期得到体现，而且在长期能源战略中也将占据主导地位。” 一位业内人士推断道。
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