中國儲能網(wǎng)訊：近期，中國首個30兆瓦級純氫燃氣輪機氫儲能示范工程在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市鄂托克高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)投入建設(shè)。
該示范工程依托深能鄂托克風光制氫一體化合成綠氨項目，制氫規(guī)模為48000標方/小時，儲氫方面配置有12臺1875立方米球罐，配套電源為500兆瓦風電項目和5兆瓦光伏離網(wǎng)制氫項目，下游化工為年產(chǎn)量15萬噸合成氨裝置。此次開工的1套30兆瓦級純氫燃氣輪機將用于構(gòu)建“綠電制綠氫，綠氫再發(fā)電”的循環(huán)模式。
相比于氫燃料電池發(fā)電，氫燃氣輪機具有大規(guī)模發(fā)電、靈活和快速響應(yīng)等多方面優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)普遍認為，30兆瓦級純氫燃氣輪機投入使用后，將打通“氫—電”轉(zhuǎn)換這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)“電—氫—電”的真正閉環(huán)，這意味著長時儲能技術(shù)的迎來重大突破。
技術(shù)裝備新突破
深能鄂托克風光制氫一體化合成綠氨項目隸屬于深能北方能源控股有限公司，總投資38億元，主體工程于2024年11月開工，隨著2025年8月首臺風機吊裝成功，項目目前已進入安裝施工高峰期。
30兆瓦級純氫燃氣輪機氫儲能示范工程是該項目的配套工程，工程采用的30兆瓦級純氫燃氣輪機由無錫明陽氫燃動力科技有限公司（下稱“明陽氫燃”）自主研制推出。
在全球應(yīng)對氣候變化的大背景下，由于在傳統(tǒng)燃氣輪機中摻入氫氣燃燒可顯著降低碳排放強度，摻氫燃燒因此成為能源領(lǐng)域關(guān)注的焦點。
公開資料顯示，目前全球范圍內(nèi)中小型燃氣輪機摻氫技術(shù)已較為成熟，但摻氫燃燒會帶來回火、熱聲振蕩、高氮氧化物排放、部分零部件耐高溫要求升高等一系列問題，所以商業(yè)化運營的摻氫比例會控制在一定范圍內(nèi)，一般在30%。
美國、歐盟和日本在燃氣輪機摻氫燃燒方面起步較早，以美國通用電氣、德國西門子、日本三菱等主要企業(yè)為代表，他們在摻氫燃燒技術(shù)上積累了豐富的經(jīng)驗。
比較典型的項目是德國西門子能源主導(dǎo)的HYFLEXPOWER項目，它被業(yè)內(nèi)視為全球首個在工業(yè)設(shè)施中引入氫能綜合利用的示范項目。HYFLEXPOWER官網(wǎng)顯示，該項目啟動于《歐盟氫能戰(zhàn)略》發(fā)布的2020年，由西門子能源聯(lián)合德國航空航天中心、ENGIE Solutions、Centrax、ARTTIC及四所歐洲大學共同研發(fā)，項目將改造位于法國維也納河畔塞拉特的一家造紙工廠，其核心目標是實現(xiàn)完全綠色的“電—氫—電”能源組合，并于2023年實現(xiàn)燃氣輪機100%氫能運行。
相較而言，中國在燃氣輪機摻氫燃燒示范項目建設(shè)方面起步稍晚，但近年來也開始取得一些開創(chuàng)性的突破和進展。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，隨著國家政策推行力度的不斷加大，“三北”等地區(qū)大型綠氫項目相繼投產(chǎn)，氫燃氣輪機的應(yīng)用正在氫儲能發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)聲崛起。
明陽氫燃、東方電氣、北京重燃等國內(nèi)企業(yè)均在摻氫燃氣輪機的研發(fā)之列。
明陽氫燃成立于2022年12月，是明陽集團旗下明陽智能的控股子公司，該公司自成立之后就專注于氫燃氣輪機的研發(fā)制造。2023年12月，明陽氫燃正式下線“木星一號”30兆瓦級純氫燃氣輪機，搭載其自主研發(fā)的“木星一號”純氫燃燒室，可實現(xiàn)100%純氫燃燒，達成真正意義上的“零碳排放”。
2024年，明陽氫燃聯(lián)合清華、北航、哈工程等高?？蒲袌F隊及供應(yīng)鏈上的多家企業(yè)共同研發(fā)，對純氫燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計、氣動熱力、仿真計算、熱障涂層等方面進行技術(shù)改進，完成了“木星一號”燃燒室的升級迭代，在純氫燃燒“回火、振蕩、氮氧化物排放”等世界級技術(shù)難題上取得突破，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的純氫燃氣輪機燃燒室設(shè)計和控制技術(shù)。
2024年12月，“木星一號”首次整機試驗性點火取得成功，其系統(tǒng)的可靠性和安全性得到驗證，明陽氫燃總經(jīng)理王永志認為，這標志著我國在氫能發(fā)電及長時儲能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破。
激活新業(yè)態(tài)
國家能源局2025年2月發(fā)布的《2025年能源工作指導(dǎo)意見》指出，要培育發(fā)展壯大能源新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，“探索大型風電光伏基地與相關(guān)產(chǎn)業(yè)集成式發(fā)展新模式，穩(wěn)步發(fā)展可再生能源制氫及可持續(xù)燃料產(chǎn)業(yè)”“深化新型儲能等技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展等關(guān)鍵問題研究，加強新型儲能試點項目跟蹤”。
深能鄂托克風光制氫一體化合成綠氨項目是全國首批、深圳能源集團首個風光制氫一體化合成氨示范項目，也是西北地區(qū)探索大型風光基地與相關(guān)產(chǎn)業(yè)集成式發(fā)展的標桿項目。項目采用“綠氫消納綠電、綠氨消納綠氫”的電—氫—氨耦合模式，這一模式目前在國內(nèi)正處于快速發(fā)展階段。
隨著風光裝機一路“高歌猛進”，綠電的消納問題日益凸顯，將綠電轉(zhuǎn)化為綠氫，再將綠氫合成為綠氨，可便于儲存和運輸，實現(xiàn)能量的有效存儲和轉(zhuǎn)化。
2024年10月，國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布的《關(guān)于大力實施可再生能源替代行動的指導(dǎo)意見》指出，“協(xié)同推進工業(yè)用能綠色低碳轉(zhuǎn)型。在合成氨、合成甲醇、石化、鋼鐵等領(lǐng)域鼓勵低碳氫規(guī)?；娲咛細?，探索建設(shè)風光氫氨醇一體化基地”。這一模式因兼具綠色轉(zhuǎn)型、綠電消納與經(jīng)濟拉動等多重作用，也逐漸受到地方政府的青睞。
但不容忽視的一個事實是：相比于傳統(tǒng)合成氨，綠氨并不具備同等的市場競爭條件，其消費市場目前尚未成熟。
據(jù)中國氫能聯(lián)盟的研究報告，綠氨較傳統(tǒng)合成氨最主要的差異在于氫源。綠氨的合成過程主要依靠空氣和水，電解水產(chǎn)生氫氣，氫氣和從空氣中分離的氮混合形成氨。因此氫源價格是影響綠氨成本的最大可變因素。根據(jù)測算，以15萬噸/年綠氨項目為例，在不考慮碳資產(chǎn)收入情況下，綠氨平準化單位成本將近4200元/噸。而最新數(shù)據(jù)顯示，2025年上半年傳統(tǒng)合成氨均價為2501元/噸。
2023年8月，國家發(fā)展改革委等部門印發(fā)的《綠色低碳先進技術(shù)示范工程實施方案》，提出了“綠氫減碳示范”等重點方向。該方向包括但不限于：低成本（離網(wǎng)、可中斷負荷）可再生能源制氫示范，先進安全低成本氫儲存、運輸裝備研發(fā)制造與示范應(yīng)用，氫燃料電池研發(fā)制造與規(guī)模化示范應(yīng)用，純燒、摻燒氫氣燃氣輪機研發(fā)制造與示范應(yīng)用，氫電耦合示范應(yīng)用。
2025年6月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于組織開展能源領(lǐng)域氫能試點工作的通知》指出，氫能應(yīng)用的試點方向，包括氫氨燃料供電供能和氫儲能長時長效運行。開展“電—氫—電”氫儲能場景和模式探索，配置制氫、儲氫、氫發(fā)電等裝置，將支撐可再生能源更高滲透率消納，電力的跨時間尺度存儲和調(diào)節(jié)，以及離網(wǎng)和并網(wǎng)模式靈活切換運行。
在可預(yù)見的未來，燃氫輪機或?qū)⒃谖覈茉大w系中扮演越來越重要的角色。同時，也有業(yè)內(nèi)人士建議，可考慮燃氫輪機參與電力市場與碳市場的發(fā)展模式，以加速其發(fā)展。
