編者按：2021年12月7-8日，以“雙碳目標下的智慧方案與行業機遇”為主題的第十七屆中國分布式能源國際論壇于西安召開。本次會議由中國能源研究會分布式能源專業委員會、中國能源網主辦，陜西分布式能源股份有限公司聯合主辦。會上，華電通用輕型燃機設備有限公司技術部經理史煒發表了“LM航改型燃機與低碳綜合能源”的主旨演講。以下內容根據大會演講實錄進行整理。

主持人 潘志剛：下面有請華電通用輕型燃機設備有限公司技術部經理史煒與大家分享《LM航改型燃機與低碳綜合能源》，大家歡迎。

史煒：尊敬的各位嘉賓，大家上午好!

首先做個簡單的自我介紹，我是來自華電通用輕型燃機設備有限公司，我叫史煒，非常感謝組委會給了我們這樣一個交流、探討、學習的平臺。另外一個感謝，也是很湊巧，把我們兩位同姓的放在了一起，前面是來自康明斯的史總，我也姓史，這個姓并不多見，也是很榮幸。

我今天分享的題目叫《LM航改型燃機與低碳綜合能源》，其實大家這兩天也一直都在這邊做這樣一個探討，關于我們“雙碳”背景，關于我們的目標等等，所以在這邊我就不過多地贅述了，“雙碳”目標我相信大家都非常清楚。只不過我們國家相對于歐盟、美國，我們碳達峰到碳中和的時間更短，所以我們大家也在互相探討分布式能源，包括綜合能源接下來怎么走。

我相信大家目前都有一個共識，未來新能源會有一個非常快速的發展，這也是我們國家能源轉型的根本途徑，我們叫電力生產清潔化。各個不同機構的統計可能會有一些區別，但是大部分，到2030年也好，2050、2060年也好，新能源的裝機占比會非常高。中科院的報告當中，2050年清潔能源的裝機會達到83%，在2030年就會超過50%。

清潔能源的發展也會給電網帶來很多挑戰，從美國的能源轉型來看，其實美國是在2007年就碳達峰了，2007年之后一直在做減碳的活動。美國這么一個情況，跟2005年相比，從可再生能源的增加，達到減碳是在32%左右，其他的都是歸根于煤改氣還有其他一些減排的措施。

所以從這個角度來看，我們認為首先天然氣肯定不是已經淘汰的能源，它在我們能源轉型的過程當中是非常重要的一個過渡能源。未來氫又是大家非常熱衷于討論的話題，后面我也會跟大家分享一些LM航改型燃機在燃氫方面的應用。

前面我們也有來自同行和中航方的燃氣，它也是航改型的燃機，前面也已經聊到了這個東西。作為我們華電通用來講，引進了公司20000-50000千瓦，M2500以及M6000這兩個系列航改型燃機發電機組。對這兩個航改型燃機發電機組，大家平時都坐播音、空客，其實來源于航空的發電機。

當然我們也很榮幸看到中航外燃機在國產燃機的開發道路上邁出了堅實的一步，我們希望在市場當中會有更多的機型來參與競爭，也是對于用戶，對于客戶來講，是一個很好的機會。

對于航改型燃機，我稍微多做一點補充，其實區別于重型燃機來講，首先它有一個多軸的設計，多軸的設計使得啟動非常的快速，然后復合的調節非常的靈活，在部分復合下面更加高效、安全。用多軸設計，比如高速軸可以達到一萬轉左右，這個可以靈活調節的一根軸。

另外的低速軸連接發電機，可以保持在3000轉或者3600轉，也就是50、60赫茲這么一個穩定的運行，所以它通過調節高速軸來進行燃機機組復合等等的調節，相對來說更加靈活。

第二，它適合無限次的起停，不損傷壽命，我們知道重型燃機都有一個等效運行小時的概念，所以它的起停也好，包括其他一些因素對它的設備壽命產生折損，對于航改型燃機來講，因為它大量采用航空的合金材料，大家也都知道一架飛機一天要跑好幾個地方。所以它的起停等等，都非常靈活，這也是我們說航改型燃氣繼承了航空發動機的特點。

右邊這張圖，航改型燃機引擎本體非常小，所以它的機組、模塊化的設計占地也都非常小。我補充這么幾點跟我后面講的內容非常有關系，就是LM機組在低碳綜合能源的應用。

首先跟大家分享一下，關于氫方面的應用，當然這跟我們航改型燃機應用的場景很多，包括之前的分布式能源，包括我們西氣東輸的管道，中國應該有70多臺2500，用于西氣東輸的管道輸送，包括美國的驅逐艦，用的也是LM2500的航改型燃機。

對于燃機減碳來講，我們說主要可以從前端和后端。前端采用低碳燃料，包括氫氣、包括合成氣，包括氨氣等等，這些不含碳的燃料。另外對于后端來講，無非就是采用碳捕集、碳封存的技術。

氫作為大家探討非常多的能源，這個燃機全球已經有超過110臺運用于含氫燃料的發電。其中有19臺是LM的航改燃機，這19臺當中有13臺在中國，主要應用于焦爐煤氣的場景。因為大家也知道焦爐煤氣，包括其他的一些化工，包括鋼鐵產業來講，它排放的尾氣含氫量比較高，像焦爐煤氣大概是在60%左右。包括我們最近收到一些國內用戶，一些化工廠等等，原來的尾氣也不利用，就直接進行排放。

其實有些氫，雖然我們叫它灰氫，但是它的純度也非常高。對于燃機來講，當然它不挑，純度高還是低都可以燒。從這個角度來講，這部分的灰氫也好，包括將來的綠氫也好，都可以在燃機當中進行燃燒和再利用的方式。

以氫氣作為燃料，它的發展歷程也非常早，其實從上世紀的八九十年代就開始了，大家可以看到有很多合成器也好，包括煤化工的氣體等等，只不過這兩年因為“雙碳”目標的提出以后，氫變成了一個非常熱門的話題，再次回到大家的視野，所以我們現在也是重點討論這個氫的問題。

LM燃機目前的燃氫能力，在LM2500最高的摻氫比例可以達到85%，當然未來的目標，其實各大廠商基本上都有一個共識，就是2030年之前達到100%燒氫的能力。我看到有一些內燃機其實已經在接近100%燃氫的能力，我相信都是大家共同的目標，未來的目標都是可以燒100%的氫氣。

很重要的一點，對于含氫燃料的系統設計，它需要考慮很多不同的因素，因為氫氣與甲烷的特性不同，所以我們說含氫燃料的燃機，對它的燃燒系統，包括火焰探測系統、控制系統、電閘安全系統等等，都需要做出一系列的改造。但是有一點，首先這個系統可以是新設計的，也可以在我們目前的，以天然氣為燃料的燃機電場進行一些改造，包括昨天也有行業的同仁提到，我們在新建電場的時候，可能會把未來，有可能摻氫燃燒，或者純氫燃燒作為考慮的前提，減少以后我們在改造的過程當中所增加的成本，所以這也是非常重要的一點。

可能對于現階段來講，因為制氫、儲氫各個方面的技術還沒有完全成熟，包括達到商業化、產業化之前，它的成本目前還偏高。但是目前可行的解決方案，就是將氫氣摻入現有的燃氣電閘系統，包括國家管網也好，包括有些地方也是在做這樣一些實驗。在我們原來的天然氣管網當中摻入10%、20%的氫氣，可以作為我們氫氣的輸送。另外一方面也可以作為混合氣的燃料，用內燃機進行摻混的燃燒，達到節能減排降碳的作用。

未來隨著氫氣各方面的技術成熟，有可能達到安全脫碳的綠色解決方案，通過可再生能源、電解水、制氫，還有氫氣進入到管道也好，或者就地進行一個消納，同時燃氣輪機發電。

大家可能會有一個疑惑，又是電解水制氫，再把氫放到燃機里面燃燒，這是一個什么意思，我們說多次的能源轉化，效率越來越低。但是實際上我們可以看到可再生能源制氫會有一些余電，可以通過余電進行制氫，變成氫以后作為一個存儲，它從空間上、從時間上，因為氫存儲以后可以運輸，也可以在當地消納。從空間、時間上有一個時間差，比如說風電光伏缺電的時候，我們通過把氫進一步燃燒，對風光進行互補的作用。

所以關于綜合能源多能互補，我剛剛簡單開了一個頭，對于我們說新能源的比例越來越高，對我們電力系統產生了更多的挑戰，也存在著更多的安全風險。其實剛剛史總也提到了，有的同仁說我們有了風和光之后，就不需要其他的能源或者其他的電力系統，這個顯然是不成立的說法。我們說未來以新能源為主的新型電力系統，必然是綜合能源的系統，風力也好、光伏也好，它的特點就是間歇性、波動性和隨機性，它的不可控因素非常多。

我們怎么解決由于風光大幅增加之后的波動性和隨機性?我們就需要調峰這些技術，當然可以通過儲能和其他方式，這都是我們綜合利用的方式。首先這一個，我們對于它的波動性怎么解決。我們在美國加州白天，因為風電光伏裝機容量很高，白天對于新能源來講，可以提供很大的電力。但是在傍晚，在風電光伏降低的時候，但是正好又是一個用電高峰，這個時候所需要的調峰電力非常多，怎么解決這個問題?

另外就是系統頻率穩定性的問題，風電光伏也好，通過直流是沒有辦法提供頻率的調節，但是我們國家，比如50赫茲交流電，接入的直流功率和新能源功率的增加，平流穩定性就會相應地下降。大家也可以看到藍色的曲線和紅色的曲線，也就是預測了我們在新能源裝機增加以后，它的頻率對于我們說50赫茲的偏離情況，也是越來越大。

新型現代化電力系統需要靈活的調節電源，然后跟新能源裝機進行互補的運行。一方面有利于促進新能源的消納，另一方面也可以給我們系統安全提供必要的頻率，電壓響應以及轉動慣量的支撐，這個轉動慣量的支撐很重要，非常重要，因為我們說這個轉動慣量只有通過這樣的一些旋轉設備它可以提供給我們系統提供這樣的慣性，不然會產生非常大的波動，所以說對于新能源發電占比超過50%以上的必須配置足夠數量的靈活性調節電源，與新能源機組互補運行，才能滿足系統安全可靠的供電要求。

航改型燃機它的特性我前面提到，它的靈活調節性能、起停的快速，正好非常匹配電網穩定性的需求，大家可能聽到電網輔助服務的概念，雖然我們國家電網輔助服務的市場啟動比較晚，但是市場化也在逐步建立，我們對于電網穩定提供這類的輔助服務，都是可以得到政府的一些補貼各個方面的一些因素，我們說航改燃機除了在前面各位提到的聯合循環當中的一些應用，它的調峰能力、調頻能力也是非常強的。

對于現代化的綜合能源系統必然是區別于我們以前集中式的供電系統，必然有常規和可再生能源分布式的綜合能源系統，這個不多說了。

下面簡單介紹幾個案例，這是我們在美國風電互補的項目，它的功率更大，可以看到是為300兆瓦的風電廠做備用，其實它投用比較早，2009年，用了4臺LM6000，一共是180兆瓦的燃機，大家可以看右面的圖，有一條黑色的曲線，這是風電大的波動性提供的功率，穩定性非常差，但是有一條綠色的曲線，綠色的曲線就是說保持這個系統穩定所需要給風電進行互補的功率，我們可以看到紅色的曲線就是實際LM6000燃機提供的功率，紅色的曲線和綠色的曲線非常好地吻合在一起，我們LM燃機的調峰能力非常好地彌補了風電波動性大的問題。

另外這是我們EGT的系統，混合的系統，就是由燃機+電池的儲能系統，通過這么一個混合系統形成50兆瓦的應急備用的電力。通過左邊的圖可以很清晰地看到它的原理很簡單，尤其在美國它的及時響應的電力，美國的電網給的補貼非常高，有了電池儲能系統之后可以達到及時的響應，雖然說航改型燃機啟動非常快，但是前面還是需要一定短暫的時間，前面一點點時間通過電池馬上進行放電，燃氣啟動之后我們可以看到紫色的這條直線，燃機啟動之后它的負荷快速增加，形成50兆瓦及時響應的待機是零燃料消耗的系統，可以給電網提供好的輔助服務和調峰的作用。

我們是做燃機的，把燃機放到多能互補的拓撲結構離線，前面史總也提到了這個情況，燃機可以和風能、光伏以及其他的儲能，儲能包括電池也好，包括儲氫也好，氫氣也是我們說可以存儲的手段，非常好地結合在一起，形成一個綜合能源的系統。

LM的航改燃機電廠可以快速靈活地升降復合，并且可以和可再生能源聯合部署，當然在未來隨著我們制氫、儲氫，包括燃機燃氫技術的發展，會有更多的燃氣電廠逐步轉型為燃氫的電廠，和風光聯合在一起，一個是可以和可再生能源進行很好的互補，可以用可再生能源多余的電力制成的氫氣作為燃機的燃料，形成閉環的完全綠色脫碳的解決方案。

最后講一下我們華電通用，華電通用是華電集團和GE合資成立的一家公司，華電51%，GE49%，我們目前這個公司在上海，占地166畝，有6條滿負荷的測試線，我們公司是GE全球第三家的航改燃機的裝備工廠，原來休斯敦的工廠已經關停了，現在全球只有兩家，一個在匈牙利的布達佩斯，還有就是在中國上海。

三大業務板塊，一方面是LM的機組，還有TM，TM的機組是TM2500，它是一個移動式的發電設備，我們提供備件與服務等，我們現在已經自主完成了，最早可能是由美國的專家帶一帶，我們已經自主完成了10多臺機組的安裝調試，包括后期的服務和維修。

我們的優勢通過本土化的戰略，首先達到銷售的本地化，我們在國內有大概30臺機組的分布式能源站，可以組織大家參觀交流，我們也積累了非常多的經驗，這是從銷售的角度說。另外從生產的角度說，我們現在已經完全達到本地化的生產和組裝，可以更加靈活地調節供貨周期。

對于服務本地化來說，我們現在可以做到24小時到位，包括備件的48小時到位，我們是7×24小時不間斷服務，全都可以由中國國內團隊進行完成。我們比較自豪的一點是去年2020年，在疫情期間，大家知道全球疫情很多的項目因為各種各樣的原因延期，但是我們的團隊保證了馬來理文紙業的項目，去年在馬來西亞順利投產，這是我們感覺非常自豪的事情。

我們在進行數字化，包括智能化的一些轉型，通過一站式的服務平臺，通過遠程診斷中心，包括通過仿真機的搭建培訓，為我們客戶提供更好的服務。

我的報告就到這里，謝謝各位。

主持人 潘志剛：感謝史經理的精彩發言。華電通用一出生就含著金鑰匙，大家都看到了，是由大型的央企中國華電集團和世界500強通用電器合作成立，是2012年7月在上海注冊成立，是國內首個輕型燃氣輪機發電機組組裝、測試以及維修基地，華電通用致力于航改型燃氣輪機發電機組的研發、生產、銷售以及維修服務，在國內建設了一大批分布式能源的經典示范項目，為行業的發展做出了重要貢獻。

所以說在這里祝華電通用不負公司的使命，成為最好的供應商及最好的雇主，為中國分布式能源提供綠色的輕型燃機解決方案。