国家电投：2022燃气轮机氢能发电全球技术发展蓝皮书（32页）.pdf

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1、燃 气 轮 机 氢 能 发 电全球技术发展蓝皮书通往零碳道路的燃气轮机GAS TURBINE HYDROGEN POWER GENERATIONBLUE BOOK ON GLOBAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT通往零碳道路的燃气轮机前言氢能是一种来源丰富、有广泛应用前景的绿色清洁能源，能够帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能。氢（氨）燃气轮机作为未来新型电力系统的主要设备，将在未来能源系统中发挥重要作用，是实现碳中和的主要技术路径之一，欧美日等国家已经开展了广泛的示范运行，在国内也引起了能源行业的高度关注。燃氢燃气轮机技术、燃气轮机氢能发电技术（P

2、2G2P）在全球范围内方兴未艾。本报告在深入研究全球氢能燃烧技术发展现状的基础上，全面梳理了国外主要燃气轮机厂商最新的技术发展成果，总结了国内燃气轮机厂商的燃氢技术进展以及各主要能源企业的示范项目运行情况。本报告得到了全球能源互联网发展合作组织、中国产业发展促进会氢能分会、国家电投中央研究院碳中和中心、中国科学院力学研究所、清华大学、中国石油天然气集团公司、中海石油气电集团有限责任公司、有研工程技术研究院、华天航空动力有限公司、北京市煤气热力工程设计研究院的指导与支持。以下单位对本报告作出了贡献。1 氢与能源转型过度使用化石能源引发的气候变化是人类面临的最大危机。大幅减少化石能源消耗和温室气体

3、排放，控制温升是人类面临的紧迫任务。在人类活动相关的碳排放中，能源活动碳排放占比90%以上，实现能源清洁低碳转型是破解气候环境危机、促进可持续发展的必然要求。2020年9月，习近平总书记在第75届联合国大会上发表重要讲话，提出中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性绿色革命，本质是推动经济社会全面高质量、可持续发展。实现全社会碳中和以及能源清洁转型是绿氢产业发展的最大动力。氢在使用过程中零碳排放，可以帮助化工、冶金、航空等难以直接用电的终端用能领域进行全面脱碳

4、，在实现能源转型和碳中和方面将发挥重要作用。但氢只有在源头上实现零碳，方能满足能源转型和低碳发展的需要。当前，全球氢产量的97%来自于化石能源制氢，在生产环节仍然会产生碳排放，无法依靠化石能源制氢实现脱碳。未来，绿氢是氢能产业的必然选择。绿氢是联结清洁能源和部分终端用能领域的关键纽带。随着能源系统清洁转型的不断深入，供暖、交通等能源消费领域电能替代进程逐渐加快，而航空、航海、工业高品质热、化工、冶金等领域难以直接应用电能实现脱碳。通过清洁电力制备绿氢，可以间接实现这些领域的电气化。氢在清洁能源和难以直接用电的终端用能领域之间发挥关键的纽带作用。氢与电的关系绿氢的生产来自于绿电，二者的根本都是可

5、再生能源。大规模开发的可再生能源替代化石能源，无论是转化为绿电还是绿氢，都是能源生产清洁化的体现。绿氢的大规模开发利用，取决于可再生能源发电技术的进步和成本下降。成熟的绿氢制备体系需要建立在经济、高效的可再生能源发电体系基础之上。同时，绿氢也为促进可再生能源大规模开发利用提供有力支撑。氢及其衍生的合成燃料、原材料借助成熟的工业仓储、物流体系进行存储，有望解决新能源季节性的大幅波动给电力系统带来的“长周期”型灵活调节资源稀缺问题。绿氢与清洁能源发电和谐共生，有力支持可再生能源的发展。绿氢的应用相当于绿电的延伸，间接提高终端电气化水平。氢的应用广泛，包括航空、航海、化工、冶金等难以实现电气化的领域

6、。在这些领域使用绿氢替代化石能源，相当于间接电能替代，提高终端对清洁电能的总体需求，降低用能侧的碳排放强度，实现能源消费电气化。绿氢与绿电可相互转化，易于耦合建立多能源品种的零碳能源供应体系。绿氢来自于电解水，也可以通过燃料电池或燃氢燃气轮机进行发电，相比其他能源，氢能更容易实现与电能的双向转化。氢是具有实体的物质，大规模存储相对方便，生产与消费之间不必严格的实时平衡；电是能量形式，传递和使用过程能耗低、效率高。电氢耦合可以充分发挥二者的优势互补作用，显著提高能源系统的灵活性，促进可再生能源消纳，满足终端多种能源需求。燃氢燃气轮机对于构建新型电力系统的作用利用绿氢的燃氢燃气轮机对新型电力系统的