譯者案：

當(dāng)今世界各地的能源系統(tǒng)正在發(fā)生根本性的變化，隨著越來越多的國家承諾到本世紀中期實現(xiàn)碳中和。燃氣輪機在未來能源系統(tǒng)中作為調(diào)峰電力和熱源將發(fā)揮關(guān)鍵作用。中國航發(fā)燃機瞄準(zhǔn)世界燃氣輪機技術(shù)和氫能技術(shù)發(fā)展方向，充分發(fā)揮燃氣輪機在能源轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略作用，對歐盟燃氣輪機技術(shù)、政策、目標(biāo)進行了深入研究，并編譯了本文，以期對燃氣輪機在能源轉(zhuǎn)型中提供可靠的實踐依據(jù)。

燃氣輪機在能源轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略作用

雖然全球可再生能源的份額將繼續(xù)增長，但預(yù)計燃氣發(fā)電將繼續(xù)發(fā)揮戰(zhàn)略作用。目前，作為全球最大的天然氣消費行業(yè)，基于燃氣輪機的發(fā)電提供了一種可靠、經(jīng)濟高效且可調(diào)度的電源，可提供有價值的脫碳選項。

在向完全脫碳能源系統(tǒng)過渡的過程中，燃氣輪機發(fā)電站的作用將隨著可再生能源發(fā)電的份額變得主導(dǎo)而發(fā)生變化：它們將在風(fēng)能和太陽不穩(wěn)定時用來調(diào)峰，從而確保電力供應(yīng)和電網(wǎng)穩(wěn)定性。

此外，由于風(fēng)能和光伏能源不會為工業(yè)過程或區(qū)域供熱，熱能市場對投資將變得極具吸引力。高效靈活的燃氣輪機發(fā)電廠已經(jīng)為碳密集型化石燃料提供了一種可調(diào)度的替代方案，并為工業(yè)過程或城市地區(qū)提供必要的熱量，實現(xiàn)高達90%的能源效率。

因此，燃氣輪機發(fā)電將通過全年提供穩(wěn)定的電力和熱力供應(yīng)，在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用，這在主要能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型取代煤電或核電的過程中尤為重要。一些國家目前正在經(jīng)歷這樣的變化例如德國，分別在2023年和2038年逐步淘汰其核電和煤電；比利時，到2025年關(guān)閉其核電站；和波蘭，面臨將替代其電力結(jié)構(gòu)中約80%的煤炭高份額。

此外，逐步開發(fā)并提供負擔(dān)得起的改造解決方案，以提高現(xiàn)有燃氣輪機設(shè)備在運行范圍內(nèi)的效率，并擴大其燃料靈活性，從而允許使用越來越多的可再生燃料組合。這些解決方案將對工業(yè)、石油和天然氣以及發(fā)電市場的用戶具有吸引力，以實現(xiàn)他們的二氧化碳減排目標(biāo)并支持能源轉(zhuǎn)型。

超越

燃氣輪機是保障供應(yīng)安全的可持續(xù)投資，目前使用天然氣，未來使用綠色替代品，如氫氣、合成甲烷或其他綠色燃料。政策制定者最重要的是提出一項雄心勃勃的計劃，以加快混合氣體中氫氣的混合量，以滿足電力部門對氫氣不斷增長的需求。這一旅程已經(jīng)從工業(yè)渦輪機中的氫氣混合開始，由于其體積小，燃燒的氫氣量更小，而且已經(jīng)可用并且得到了原始設(shè)備制造商承諾到2030年開發(fā)100%氫氣燃氣輪機的進一步支持。這需要對安全渦輪技術(shù)、燃燒系統(tǒng)、泄漏檢測、安全系統(tǒng)、儲氫和基礎(chǔ)設(shè)施準(zhǔn)備情況進行研發(fā)。

該行業(yè)還依賴燃氣輪機進行機械驅(qū)動應(yīng)用或分散式靈活發(fā)電和發(fā)熱。今天用于石油和天然氣生產(chǎn)或在運輸管道系統(tǒng)中驅(qū)動大型壓縮機的燃氣輪機將受益于向氫經(jīng)濟的過渡。得益于先進的燃燒系統(tǒng)，他們將能夠處理高達100%氫的任何氫燃料混合物，并參與工業(yè)脫碳。

能源系統(tǒng)脫碳政策框架

2016年11月4日，具有法律約束力的氣候變化國際條約《巴黎協(xié)定》生效，加強了全球能源向低碳能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的努力和政策。五年后的2021年，國家自主貢獻將被修訂，我們應(yīng)該期待簽署協(xié)議的197個國家提高各自要求。根據(jù)IEA（國家能源署）的可持續(xù)發(fā)展情景預(yù)測，制定目標(biāo)的必要性變得清晰起來，該預(yù)測概述了發(fā)電所需的碳強度降低，從463克CO2/千瓦時(gCO2/kWh)降至2019年到2055年左右三凈值低于零。雖然許多研究得出結(jié)論，這在技術(shù)和經(jīng)濟上都是可行的，但需要一條清晰的軌跡線來減輕不確定性并刺激進一步的投資。所以，這些脫碳目標(biāo)需要一個戰(zhàn)略性地面向長期目標(biāo)的有利政策框架，為新的電力市場設(shè)計和對新技術(shù)和新能源系統(tǒng)的公共投資提供途徑。

事實上，人們一致認為技術(shù)的開發(fā)、轉(zhuǎn)移、部署和規(guī)模化將在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在最新的一份報告中，國際能源署強調(diào)，實現(xiàn)凈零排放不僅需要更多地部署現(xiàn)有技術(shù)，如可再生能源，還需要更多地部署目前正在開發(fā)的其他清潔能源解決方案，如更多地應(yīng)用氫和碳捕集與封存(CCS)、碳捕集與利用(CCU)以及低二氧化碳（CO2）排放技術(shù)將必不可少。

向網(wǎng)絡(luò)中立過渡，確保發(fā)電和工業(yè)過程安全、可靠和可持續(xù)。

發(fā)送適當(dāng)價格信號的碳排放率將有助于激勵對低碳技術(shù)和發(fā)電的投資。歐洲的碳定價政策將歐盟排放交易體系(EUETS)（一項廣泛的限額與交易計劃）與目前已實施或正在制定的國家碳稅（法國、英國和斯堪的納維亞國家）相結(jié)合。隨著新的國家貿(mào)易系統(tǒng)的啟動、其他系統(tǒng)的改革以及聯(lián)合國努力完成一套國家間貿(mào)易的指導(dǎo)方針，預(yù)計未來幾年全球碳市場格局將發(fā)生巨大變化。

歐盟已明確提出其在應(yīng)對氣候變化方面處于全球領(lǐng)先地位的目標(biāo)，并通過歐洲綠色協(xié)議設(shè)定了一些世界上最雄心勃勃的碳減排目標(biāo)，逐步旨在到2050年使歐盟氣候中和。交易包括對環(huán)保技術(shù)的投資、能源部門的脫碳以及支持私營部門的創(chuàng)新努力等行動。在詳述其2050年的長期戰(zhàn)略時，歐盟概述了具有法律約束力的2030年實現(xiàn)碳中和扶持政策的墊腳石，其中涉及CCS、氫氣和天然氣生產(chǎn)氫氣等主題。

歐盟2030年的主要目標(biāo)

1.比1990年的水平至少減少55%的排放量；

2.參考目前能源效率至少提高32.5%;

3.可再生能源占歐盟最終消費總量的至少32%;

4.至少15%的成員國已安裝的電力生產(chǎn)互連。

為了實現(xiàn)這些目標(biāo)，所有部門都采用了系統(tǒng)和綜合的方法。從能源系統(tǒng)整合戰(zhàn)略、氫戰(zhàn)略和甲烷戰(zhàn)略（將減少甲烷排放作為優(yōu)先舉措之一）等戰(zhàn)略，到市場和金融工具，如可持續(xù)金融和碳邊界調(diào)整機制，歐盟正在創(chuàng)建一個持久的可持續(xù)框架。

在內(nèi)部市場監(jiān)管最緊迫的項目中，值得一提的是即將更新歐盟排放交易體系，該體系還應(yīng)包括工業(yè)和電力部門的低碳融資機制，以及可持續(xù)金融分類法的修訂版。這些政策將得到碳邊界調(diào)整機制的補充，旨在保持歐洲工業(yè)和運營的競爭力，同時將歐洲的氣候雄心外部化。除了這些舉措之外，預(yù)計在2021年底之前對工業(yè)排放指令的審查可能會提高空氣污染方面的最低性能標(biāo)準(zhǔn)，同時考慮到氫氣混合的影響，并審查最佳可用技術(shù)的效率。

此外，旨在確保更強的投資者確定性、更大的透明度、增強的政策一致性和改善整個歐盟協(xié)調(diào)的新政策是可以預(yù)期的。這些應(yīng)該為能源系統(tǒng)的競爭力和安全性、供應(yīng)多元化和歐盟國家之間的互聯(lián)能力提供新的指標(biāo)。它們還應(yīng)該得到一個新的治理體系的補充，該體系基于歐盟共同方法具有競爭力、安全和可持續(xù)能源的國家計劃。

其次，為創(chuàng)新低碳技術(shù)的商業(yè)示范制定了大量資金計劃。創(chuàng)新基金（將在2020年至2030年之間提供超過100億歐元的支持）或公正過渡機制等計劃是將政策和立法目標(biāo)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的基礎(chǔ)。

這些目標(biāo)和政策旨在幫助歐盟實現(xiàn)更具競爭力、更安全和更可持續(xù)的能源體系，并實現(xiàn)其雄心勃勃的2050年歐盟碳中和長期目標(biāo)。然而，歐盟委員會將在2021年7月之前提出一項新的立法提案，使政策適應(yīng)到2030年溫室氣體排放量比1990年減少55%的目標(biāo)。

將燃氣輪機技術(shù)集成到能源系統(tǒng)中燃氣輪機是一種既經(jīng)濟又環(huán)保的可行且安全的發(fā)電和供熱選擇。在未來的能源情景中，風(fēng)能和太陽能的可再生能源將發(fā)揮比過去更重要的作用，但這樣將加劇對天氣的依賴。由于這些資源提供波動的不可控電力，因此必須擁有額外的可控電力生產(chǎn)技術(shù)，以補償可變電力生產(chǎn)，從而保持電力生產(chǎn)和消費之間的平衡。即使大型蓄電系統(tǒng)在未來變得經(jīng)濟可行，仍需要靈活的可控發(fā)電技術(shù)，如燃氣輪機發(fā)電廠，以提供足夠的發(fā)電能力，以維持電網(wǎng)穩(wěn)定和電力供應(yīng)安全。

間歇性可再生能源份額的增加正在改變發(fā)電模式。考慮到從微型燃氣輪機（MGT）到大型燃氣輪機（LGT）的整個燃氣輪機組合，可以通過負載吸收電網(wǎng)中依賴氣候的電源的波動來支持將可再生能源集成到能源系統(tǒng)中調(diào)平和按需發(fā)電以及使用任何類型的合成氣（power-to-X）應(yīng)用。燃氣輪機應(yīng)用由于其燃料靈活性而提供高RES利用率和能源供應(yīng)安全性，將為在電網(wǎng)中全面部署RES并最終實現(xiàn)能源系統(tǒng)的脫碳作出重大貢獻。

低碳、需求響應(yīng)和儲能技術(shù)的快速改進可以帶來更智能、更高效和更安全的能源系統(tǒng)。然而，要充分發(fā)揮其潛力需要新的政策和監(jiān)管方法。電制氣技術(shù)還可以提供大量可再生或低碳氫和/或合成天然氣(SNG)，因此有必要對燃氣輪機進行改造以備將來使用。因此，燃氣輪機是目前實現(xiàn)減排發(fā)電和發(fā)熱的重要杠桿。