譯者按：我國正在建設以大規(guī)模可再生能源發(fā)電為主體，安全高效的新型電力系統(tǒng)，但可再生能源自身存在隨機性、間歇性和波動性，使得電網(wǎng)和電力供應系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性備受考驗，在儲能技術尚未大規(guī)模商業(yè)化的情況下，燃氣輪機可以憑借其良好的功率爬坡能力與儲能電池形成優(yōu)勢互補，達到“增量儲能”效果。燃氣輪機還具有占地小、可靠性好、效率高、能夠快速啟停等優(yōu)點，其發(fā)電、調(diào)峰、備用電源的功能更適應工業(yè)化發(fā)展，是目前以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)底層布置的最優(yōu)選擇。

為了更好地響應國家“雙碳”戰(zhàn)略，中國航發(fā)燃機瞄準世界燃氣輪機技術發(fā)展方向，對燃氣輪機使能技術在碳中和社會中的應用進行了深入研究，并編譯了本文，以期引發(fā)行業(yè)更多有益的思考。

中國航發(fā)燃機：燃氣輪機是“碳中和”社會的使能技術

以下為譯文：

未來全球能源的三大困境

本世紀中葉全球?qū)崿F(xiàn)碳中和承諾，正在迅速改變能源格局。在制定能源戰(zhàn)略時，需考慮可負擔性和可達性、能源供應安全性以及環(huán)境可持續(xù)性三個核心維度。世界能源理事會將如何平衡以上三方面的關系定義為能源的“三難困境”。

有幾個因素可能會打破這種“三難困境”。首先，風能和太陽能是能源系統(tǒng)中可再生能源份額增長的主要因素，他們是“不可調(diào)度的”，因此無法按需提供電力。此外，當今歐洲能源系統(tǒng)的70%依賴于非電力資源；2050年的預測表明，這一份額將保持可觀。即使在高電氣化率場景中，能源消耗的40～60%將通過分子基燃料來滿足。

解決能源三難困境需要一種即有的、高效的、可調(diào)峰的技術，能源提供安全、可靠、持續(xù)。從環(huán)境能源和熱解決方案中提供電力。燃氣輪機技術獨特且用途廣泛，能夠滿足所有需求，使用無碳分子燃料，如氫氣、合成甲烷或其他可再生燃料。

可調(diào)峰的脫碳能源解決方案

解決能源三難困境

燃氣輪機效率高、可靠性強、操作靈活、排放低，可使用氫燃料混合物。這些屬性為其贏得了能源轉(zhuǎn)型過程中重要的脫碳機遇：應用場景廣泛、通過部件耦合產(chǎn)生額外高效率、可調(diào)峰的0碳科技。

燃氣輪機的響應性和可調(diào)峰性，結(jié)合現(xiàn)有的天然氣基礎設施和季節(jié)性儲能解決方案，為大規(guī)模的間歇性可再生能源提供安全的電力，電網(wǎng)穩(wěn)定。尤其是氫燃料，越來越受青睞，可用于空氣、陸地和離岸場景應用脫碳。與碳氫燃料相比，氫的潛在氧化氮排放更低。ETN的氫氣燃氣輪機的報告《碳燃氣輪機的實現(xiàn)路徑》（左圖）就益處和路徑的描述更為全面。ETN《2021研發(fā)推薦報告》（右圖）論述了燃機科技更廣泛的發(fā)展機遇和持續(xù)能源系統(tǒng)示范需求。

全方位脫碳的整體性方法

要解決能源三難困境的一攬子問題需要整體性解決方案?？梢酝ㄟ^，整合所有耗能行業(yè)來實現(xiàn)，例如建筑物業(yè)，運輸業(yè)和工業(yè)，以及發(fā)電商。滿足不同需求，比如電、熱、天然氣，賦能技術需要將之并入一個單一的輸送系統(tǒng)中，通過能源互補方案消除缺陷。在這樣的系統(tǒng)中，鑒于可調(diào)峰性和燃料靈活性，燃氣輪機起著至關重要的作用。P2G方案，可以無碳氣體形式儲存剩余電力，需要時重新使用。綜上所述，燃氣輪機是一種非常適合的轉(zhuǎn)換技術，在多個行業(yè)中應用廣泛，如下圖中所示。

行業(yè)實施

燃氣輪機定位獨特：成本低，屬于清潔能源，燃料靈活，發(fā)電量可調(diào)節(jié)，熱解決方案應用范圍廣，適用于諸多行業(yè)。

電力行業(yè)。燃氣輪機的靈活性是可再生能源份額逐步增加的基礎。電廠調(diào)峰燃機運行碳中和或脫碳燃料，確保電力供應安全、穩(wěn)定，通過提供穩(wěn)定頻率支撐可再生能源擴大使用范圍。

工業(yè)。燃氣輪機電廠的微調(diào)功率與熱比使其在需要多（10+）兆瓦輸入的工業(yè)過程中廣泛使用。熱電聯(lián)供、冷熱電三聯(lián)供、發(fā)電、機械驅(qū)動、供冷或供熱，滿足多種需求。燃燒可再生能源或脫碳燃料的燃氣輪機有助于幫助能源密集型工業(yè)脫碳。

商業(yè)和住宅建筑。未來的燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)解決方案應用廣泛，從一家一戶到大型住宅區(qū)和商業(yè)建筑（辦公樓、商場、工廠、休閑公園等）。高效的熱電聯(lián)產(chǎn)解決方案可用于電力或熱力微型電網(wǎng)、生產(chǎn)基本負荷，或作為可再生能源項目的備用設備，包括短期、中期、長期的峰值需求。

陸地、海洋和空運。燃氣輪機為大型地面裝置、船舶和飛機提供了脫碳機遇。隨著燃氣輪機技術的進步，根據(jù)具體需求，上述動力裝置有可能使用碳中和或脫碳燃料，比如氫、甲醇、氨、合成烴。

ETN在碳中和能源系統(tǒng)中的支持和貢獻

ETN全球匯集了整個燃氣輪機價值鏈體系。根據(jù)巴黎協(xié)定的目標，ETN成員致力于在2030年前開發(fā)出安全、可靠、客負擔和可調(diào)峰的碳中和能源解決方案，2050年全球?qū)嵤Ｈ細廨啓C的可調(diào)峰性、脫碳選擇性和功率密度等特性，加上應用行業(yè)廣泛，有潛力為脫碳社會（不止于此）提供電和熱的需求，并通過以下方面表明在達成碳中和社會過程中持續(xù)研發(fā)投入有著必要性和相關性：

•燃氣輪機技術與可再生能源和儲能的結(jié)合;

•從0到100vol.%的氫混合物解決方案，和其他可再生燃料；

•提高能源效率和性能(熱電聯(lián)產(chǎn))，提高操作靈活性；

•減少現(xiàn)有資產(chǎn)的碳排放；

•支持CCUS解決方案的改進。

為充分發(fā)揮零碳燃氣輪機技術的潛力，政府資助計劃鼓勵制造商、終端用戶和學術界的合作有助于從技術準備階段發(fā)展到技術示范階段。在現(xiàn)實環(huán)境中部署技術解決方案是在示范階段要克服的挑戰(zhàn)，應在全球范圍內(nèi)鼓勵示范項目之間適當合作。從政策和市場角度來看，應確保技術中立，所有具有碳中和能力的低碳解決方案都應具有有利的市場條件和支持性監(jiān)管框架。這些措施可使零碳燃氣輪機廣泛引入成為可能，為能源三難困境提供經(jīng)濟的解決方案，在全球為環(huán)保、社會效益和經(jīng)濟增長做出貢獻。