近日，Georgia Power（佐治亞電力）和Mitsubishi Power（三菱電力）宣布，在美國佐治亞州斯米爾納市的McDonough-Atkinson工廠的M501GAC天然氣渦輪機(jī)上部分和滿負(fù)荷混合氫氣和天然氣燃料的第二次試驗(yàn)。本次試驗(yàn)也是“首個(gè)”在燃?xì)廨啓C(jī)上驗(yàn)證 50% 天然氣摻氫燃燒的測(cè)試項(xiàng)目。

2022 年，該電廠已完成 20% 氫混合測(cè)試，此次在2022年基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升比例至50%。在50%摻氫比例試驗(yàn)之前，電廠還進(jìn)行了多項(xiàng)測(cè)試，包括從 5% 到 50% 不等的多種不同的混合百分比。此外燃?xì)廨啓C(jī)還進(jìn)行了從蒸汽冷卻到風(fēng)冷的技術(shù)改造，并引入 J 系列燃燒技術(shù)，優(yōu)化啟動(dòng)時(shí)間、調(diào)節(jié)能力與維護(hù)成本，為高比例摻氫創(chuàng)造條件。

天然氣摻氫仍存在爭(zhēng)議

• 能源替代重要途徑。國內(nèi)天然氣進(jìn)口需求從十年前的592億方到如今接近2000億方的快速增長，巨大的能源安全隱患一直客觀存在并在逐年放大。從立足本土天然氣儲(chǔ)量的基礎(chǔ)上尋求能源替代之路，而最直接也最有效的方式之一就是天然氣摻氫。
• 氫氣消納的重要途徑。天然氣燃燒在工業(yè)和居民生活中有廣泛的應(yīng)用。氫氣部分或全部替代天然氣有利于提升氫氣的應(yīng)用規(guī)模，從而為提升制氫技術(shù)和降低制氫成本提供正反饋。
• 天然氣應(yīng)用的重要降碳方式。天然氣在工業(yè)上光伏應(yīng)用于發(fā)電于熱源。氫氣的可燃燒性使氫氣成為火電和工業(yè)熱源過渡為零碳生產(chǎn)的重要工具。

批評(píng)者則從能源轉(zhuǎn)化效率、成本、減排預(yù)期等角度出發(fā)，建議有限度地鼓勵(lì)天然氣摻氫應(yīng)用的發(fā)展。

• 轉(zhuǎn)換效率低。“電-氫-（燃燒）電”的能量利用效率不足30%，甚至僅為20%，是對(duì)能量載體的不當(dāng)利用。
  

• 經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)難實(shí)現(xiàn)。相同狀態(tài)下，氫氣熱值僅為同體積天然氣的1/3，因此氫氣價(jià)格必須至少達(dá)到天然氣的1/3才能實(shí)現(xiàn)摻氫/純氫燃燒的經(jīng)濟(jì)性，而目前綠氫價(jià)格動(dòng)輒30元/kg以上，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性還有很長的路。

• 基建成本高。摻氫/純氫需要對(duì)氫氣管道、管道增壓壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行新建/改造工程，毫無疑問需要大量的基建改造成本投入。    

• 減排效果不及預(yù)期。氫氣本身并非強(qiáng)效溫室氣體，但大氣中的氫氣會(huì)延長甲烷在大氣中的存留時(shí)間，而甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的73倍，有研究認(rèn)為，氫氣的溫室效應(yīng)為CO?的35倍（前20年內(nèi)）。因此，有研究提出，需氫氣比例≥80%僅減少50% CO?排放；比例為20%僅減少CO2排放減少量約5%。

國內(nèi)持續(xù)推動(dòng)天然氣摻氫燃燒項(xiàng)目發(fā)展

全球范圍內(nèi)，各設(shè)備廠家和火電企業(yè)一直致力于從摻氫摻燒向純氫燃燒發(fā)展。國內(nèi)在天然氣摻氫/純氫燃燒等方面起步相對(duì)較晚，但在數(shù)年間也取得了令人矚目的進(jìn)步。

2022年，國家電投荊門綠動(dòng)能源有限公司在運(yùn)燃機(jī)成功實(shí)現(xiàn)15%摻氫運(yùn)行，同年9月，又成功實(shí)現(xiàn)30%摻氫燃燒改造和運(yùn)行，這是我國首次在重型燃機(jī)商業(yè)機(jī)組上實(shí)施高比例摻氫燃燒改造試驗(yàn)和科研攻關(guān)，也是全球范圍內(nèi)首個(gè)在天然氣聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供商業(yè)機(jī)組中進(jìn)行高比例摻氫燃燒的示范項(xiàng)目。

2023年11月，杭汽輪集團(tuán)在高效低碳燃?xì)廨啓C(jī)試驗(yàn)裝置國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（江蘇中科能源動(dòng)力研究中心）CTF#1燃燒室試驗(yàn)平臺(tái)成功開展自主HGT51F燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室摻氫中壓全溫試驗(yàn)，天然氣燃料的摻氫比例達(dá)到25%，是國內(nèi)首次在自主重型燃?xì)廨啓C(jī)全尺寸燃燒室開展摻氫比例超過20%的試驗(yàn)研究。

2024 年 7 月，我國首臺(tái)自主研制的 F 級(jí) 50 兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)（G50）完成 30% 摻氫全尺寸試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)年減排 CO?約 1.8 萬噸；

2024 年 9 月，杭汽輪 HGT51F 燃燒室在國內(nèi)率先完成 40% 摻氫全溫全壓試驗(yàn)，攻克了高氫燃料的回火和熱聲振蕩難題；同月，浙能天然氣集團(tuán)于 2024 年 9 月成功完成 30% 摻氫燃燒及分離試驗(yàn)，驗(yàn)證了終端設(shè)備的安全性。

2024年12月22日，全球首臺(tái)30MW級(jí)純氫燃?xì)廨啓C(jī)“木星一號(hào)”在整機(jī)試驗(yàn)中首次點(diǎn)火成功，這是目前全球單機(jī)功率最大的純氫發(fā)電機(jī)組。

另外值得一提的是，在《國家能源局綜合司關(guān)于組織開展能源領(lǐng)域氫能試點(diǎn)工作的通知 國能綜通科技〔2025〕91 號(hào)》中明確支持開展氫氨燃料供電供能方向試點(diǎn)工作，其中燃機(jī)類項(xiàng)目規(guī)模不低于 10 兆瓦，摻氫/摻氨比例不低于 15%；燃煤鍋爐類項(xiàng)目規(guī)模不低于 300 兆瓦，摻氫/摻氨比例不低于 10%。