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能源变革之际,氢能扮演什么样的角色?
近日,在第九届虹桥国际经济论坛“氢能高质量发展促进全球能源转型”分论坛上,国家能源局副局长宋宏坤给出的最新判断显示,未来五年,是中国氢能产业从试点示范迈向规模化、市场化发展的关键培育期。同时,他还表示,氢能将成为实现新能源增量发展、传统产业转型升级的重要支撑。
11月6日,《中国绿氢燃机应用与展望》(下称“报告”)在第九届中国国际进口博览会上发布。该报告由GE Vernova与北京大学能源研究院联合发布。报告认为,在可再生能源发展迅速的当下,对电力系统调节能力提出了更高要求,而绿氢燃机是满足这一需求的可行方案之一。报告聚焦将绿电转化为氢,在需要时通过燃机发电,为新型能源体系建设和能源转型进程提供可行路径的探索。
截至目前,中国可再生能源制氢建成产能已超35万吨/年。根据《新型能源体系建设“十五五”规划》,到2030年,这一数字要达到200万吨。这也意味着,接下来的时间里,中国可再生能源制氢还需要近6倍的快速增长。

绿氢燃机发电先行
报告认为,绿氢燃机以可再生能源制取的氢气为燃料,与电解制氢、储氢设施构成“制—储—发”链条,在促进新能源消纳、提供长周期调节和推动存量气电低碳化三个方面具有应用潜力。
数据显示,中国风光资源巨大,绿氢资源总量不构成约束,到厂氢价取决于制氢与储运降本。仅根据2035年风光装机36亿千瓦目标测算,全国绿氢供给潜力就达1200万~2100万吨/年。较优项目的制氢成本有望在2035年下降至6~8元/kg;计入储运成本后,燃机入口氢价约为7~12元/kg,提高管道输量和储氢周转率是降低用户端氢价的关键。
在报告发布会上,北京大学能源研究院副院长杨雷表示:“绿氢燃机是把风光资源转化为系统级可靠电力的重要技术,报告为产业落地提供了共识路径;对中国而言,绿氢作为长时间大规模的储能方式,已经不是能源转型中的一种可选技术,而是必须提前布局的战略选择。此次报告的发布,为绿氢燃机发电应用的落地指明了方向,也为新型电力系统建设提供了前瞻参考。”
通用电气能源投资(中国)有限公司董事长许欣表示:“中国拥有全球最大的可再生能源装机规模,和全球最具竞争力的绿电制氢的工业生态体系,这使中国成为全球有望率先实现绿氢在发电领域大规模应用的国家。”他期待与中国伙伴一起,让绿氢燃机从示范走向商业化应用,把尚未被充分利用的风光资源转化为系统需要的稳定电力。
作为进博会的“全勤生”,GE Vernova持续为中国市场引入前沿理念、提供技术与服务,携手各方合作伙伴赋能中国能源转型、助力中国新型电力系统建设。在此次进博会上,GE Vernova带来了低碳能源转型沙盘、GCB 发电机断路器模型、GRiDEA低碳环保电网解决方案、沉浸式虚拟现实体验区、多款主力燃机机型模型以及低碳解决方案,从系统方案、电网产品到发电设备,完整呈现其面向新型电力系统的技术布局。
其中,展出的6F.03燃机在同等级别的F级燃机中,以发电效率高、应用多样以及运行可靠等优势,在热电联供和分布式能源应用中尤为亮眼,已在中国收获50台订单,其中47台燃机已投入商业运营,成为10万千瓦等级分布式能源项目的理想选择。
离商业化有多远
由此,绿氢燃机的价值不在发电成本上,而在长时调节、可靠容量这类系统服务。报告预计,绿氢燃机的经济性拐点预计出现在2030年前后。
就经济性场景来看,报告提出,大型新能源基地、负荷中心和大受端地区、零碳园区,数据中心和工业负荷集聚区将是主要场景,其中化工园区纯氢燃机热电联产用氢价值最高,尤其在东部地区。
杨雷认为,这些场景在2030年前后都有望看到,相关判断都基于真实测算,预计会涌现出较多场景。因此,当务之急时需要加快基础设施的超前建设,包括上下游的合作,把控风险,塑造更好的市场化环境。
报告显示,当前,氢燃机技术正由掺氢商业运行向纯氢工程验证推进。国际主要厂商的先进级重型燃机已完成50%掺氢验证,100%纯氢低氮燃烧系统预计在2030年前后推出;国内已实现重型燃机10%掺氢和2兆瓦级纯氢燃机商业运行,但重型燃机热端部件和长周期运行验证仍有差距。近期宜以中低比例掺氢积累工程经验,纯氢燃机规模化应用有待大功率低氮燃烧技术成熟。
针对市场中存量燃机掺氢改造与新建纯氢燃机的发展路径,许欣在接受第一财经采访时建议先从存量燃机改造切入,“对于改造而言,初期投资低,风险也相对最低。”但他也强调,改造并不简单,“因为国内现有的大多数燃机都布局在沿海地区,而氢富集的地区都在西北,中间存在布局错配。要么考虑把这部分存量的燃机搬迁过去,原址的燃机基础设施可能仍可以利用,但其他部分恐怕就要重建。所以总体上,要结合资源和设备综合考量,如果条件允许,我们通常建议是先做改造,这样风险更小一些。”
至于纯氢燃机在商业市场中的试点进程,许欣以GE Vernova的LM6000 VELOX航改型燃机为例,该燃机已具备100%燃氢能力,“航改型燃机在某些方面有天然的优越性,其受启动次数的影响小,而是主要考量运行小时数,这意味着它对电网频繁调峰启停的适应性更好。未来会结合市场需求,进一步匹配推进。”