作为实现碳中和的重要技术路径，燃气轮机掺氢在全球范围内引发广泛关注。
近年来，国内外多家企业制定了氢燃气轮机的研发计划并推进相关项目落地。比如首台国产HA级可掺氢重型燃机下线，斗山恒能宣布与10家产学研机构就氢燃气轮机技术展开全面合作，零碳氢机组供应商Graforce与川崎燃气轮机欧洲公司就零排放热电联产展开合作等。
氢燃气轮机为何能得到业内企业的青睐？未来前景究竟如何？
图片国内外企业的研发与布局
燃气轮机一般以天然气作为主要燃料，随着氢能产业的发展以及气电行业的减排需求，掺氢燃烧发电的氢燃气轮机正成为全球能源企业布局的新兴赛道。国内外多家燃机厂商已经开始对混氢或纯氢燃气轮机展开探索，并取得了一定的进展。
自去年以来，国内企业在氢燃气轮机领域喜讯频传。2023年2月17日消息，由哈电通用生产的首台国产HA级重型燃机在秦皇岛顺利下线。该燃机会运往惠州大亚湾石化区综合能源站，将采用10%（按体积计算）的氢气掺混比例与天然气混合燃烧，可为当地新增1.34吉瓦的供电能力。
2022年11月，西门子能源与国家电投在荆门合作的燃气轮机掺氢燃烧示范项目实现新突破。项目的一台西门子能源SGT-800燃机成功实现30%掺氢燃烧改造，改造后的燃机在混烧30%氢气的情况下每年可减少超过1.8万吨二氧化碳排放。
2022年10月，由内蒙古公司电力分公司负责推进的国内首台纯氢燃气轮机示范项目获得通辽市能源局核准批复。该项目拟建设1套1.7兆瓦级纯氢燃气轮发电机组，计划2023年4月份样机开始安装，2023年年底投运，是国内首台兆瓦级纯氢燃汽轮机；8月，氢燃气轮机品牌慕帆动力完成5000万元A轮融资，其在研有3个系列的纯氢燃气轮机，分别是100KW和2MW小功率机组以及8MW大功率机组。
相比国内，国外企业也在加紧对氢燃气轮机的研发与布局。
2023年1月30日消息，零碳氢机组供应商Graforce与川崎燃气轮机欧洲公司正就零排放热电联产展开合作。联合创新机组概念将Graforce的甲烷电解技术与川崎的氢气涡轮机相结合，可成为化石燃料和制造业领域的零碳热电解决方案。
1月29日，斗山恒能宣布与10家产学研机构就氢燃气轮机技术展开全面合作。目前，斗山恒能已成功完成氢燃气轮机燃烧器的30%氢混烧试验，并计划在2027年完成380MW级纯氢燃气轮机开发，在2026年前研制出纯氢燃气轮机用燃烧器。
三菱重工的高砂氢能燃气轮机零碳工业园则计划于2023年开始全面运营。该工业园涵盖氢能燃气轮机相关技术的各个方面，目前正在开展各种准备工作的测试和演示，包括氢气生产和储存以及燃气轮机的氢燃料准备，以支持燃气轮机在2025年实现100%纯氢燃烧的商业化。
此外，在2022年11月，通用的氢气-天然气混合燃料空气动力涡轮机于非洲沙姆沙伊赫电厂进行了示范运行；6月，三菱电力与和佐治亚电力公司合作的混氢燃气轮机项目在美国完成验证。该示范项目验证了20%氢燃料混合，与纯天然气电厂相比，20%的氢气混合燃料可减少约7%的碳排放量。
在当前全球碳减排大势下，氢燃气轮机成为了国内外燃机厂商新的市场抓手，随着企业对掺氢燃料甚至是纯氢燃料的研发与示范应用，氢燃气轮机将迎来巨大的发展空间。
图片氢燃气轮机的优势与挑战
燃气轮机被誉为“工业皇冠”，具有高效、清洁、低碳排放等优点，是支撑低碳环保型电力系统的重要技术装备。根据燃烧温度，燃气轮机可分为E级、F级、H级，等级越高，燃烧温度就越高，热效率也越高。
据国际能源署数据显示，目前全球电力行业的碳排放量约占碳排总量的40%。因此，电力系统的低碳转型是大势所趋，而燃气发电就是绿色环保的理想选择，其中燃气轮机掺氢更是能让气电实现零碳排放。
燃气轮机掺氢主要有两方面的优势：一方面，掺氢在提高天然气燃烧效率的同时，也能有效缓解天然气用量，减少对天然气依赖，保障轮机燃料安全稳定；另一方面，掺氢具有减碳环保效益，可以显著削减燃烧过程中温室气体的总排放量，最终实现零排放。
虽然氢燃气轮机有着巨大的市场前景，但现阶段氢燃气轮机想要实现商业化运营，仍然面临着一些关键性挑战：
1、氢气对燃气轮机部件的腐蚀。随着掺氢比例的提高，氢对管道金属材料造成的氢脆腐蚀会加重；2、氢气燃烧产生的安全问题。氢气燃烧温度比天然气高很多，由此产生的燃烧室超温过热、火焰控制检测、气体泄露检测等问题都需解决；3、氢气价格高昂。氢燃气轮机需要消耗大量氢气，而目前氢气价格昂贵，高比例掺氢或纯氢燃烧发电没有太多经济效益。
总的来看，氢燃气轮机还处在示范性运营的阶段，一系列技术难题和发展挑战也都需要时间去克服。但随着氢能产业的进一步发展，以上所有要素都发展成熟后，氢燃气轮机必然会被大规模应用，成为低碳环保新型电力系统的重要构成部分，为“双碳目标”的实现做出巨大贡献。
