譯者案：

當今世界各地的能源系統正在發生根本性的變化，隨著越來越多的國家承諾到本世紀中期實現碳中和。燃氣輪機在未來能源系統中作為調峰電力和熱源將發揮關鍵作用。中國航發燃機瞄準世界燃氣輪機技術和氫能技術發展方向，充分發揮燃氣輪機在能源轉型中的戰略作用，對歐盟燃氣輪機技術、政策、目標進行了深入研究，并編譯了本文，以期對燃氣輪機在能源轉型中提供可靠的實踐依據。

燃氣輪機在能源轉型中的戰略作用

雖然全球可再生能源的份額將繼續增長，但預計燃氣發電將繼續發揮戰略作用。目前，作為全球最大的天然氣消費行業，基于燃氣輪機的發電提供了一種可靠、經濟高效且可調度的電源，可提供有價值的脫碳選項。

在向完全脫碳能源系統過渡的過程中，燃氣輪機發電站的作用將隨著可再生能源發電的份額變得主導而發生變化：它們將在風能和太陽不穩定時用來調峰，從而確保電力供應和電網穩定性。

此外，由于風能和光伏能源不會為工業過程或區域供熱，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電廠已經為碳密集型化石燃料提供了一種可調度的替代方案，并為工業過程或城市地區提供必要的熱量，實現高達90%的能源效率。

因此，燃氣輪機發電將通過全年提供穩定的電力和熱力供應，在能源轉型中發揮重要作用，這在主要能源系統轉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年關閉其核電站；和波蘭，面臨將替代其電力結構中約80%的煤炭高份額。

此外，逐步開發并提供負擔得起的改造解決方案，以提高現有燃氣輪機設備在運行范圍內的效率，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、石油和天然氣以及發電市場的用戶具有吸引力，以實現他們的二氧化碳減排目標并支持能源轉型。

超越

燃氣輪機是保障供應安全的可持續投資，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。這一旅程已經從工業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，而且已經可用并且得到了原始設備制造商承諾到2030年開發100%氫氣燃氣輪機的進一步支持。這需要對安全渦輪技術、燃燒系統、泄漏檢測、安全系統、儲氫和基礎設施準備情況進行研發。

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

能源系統脫碳政策框架

2016年11月4日，具有法律約束力的氣候變化國際條約《巴黎協定》生效，加強了全球能源向低碳能源系統轉型的努力和政策。五年后的2021年，國家自主貢獻將被修訂，我們應該期待簽署協議的197個國家提高各自要求。根據IEA（國家能源署）的可持續發展情景預測，制定目標的必要性變得清晰起來，該預測概述了發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論，這在技術和經濟上都是可行的，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，這些脫碳目標需要一個戰略性地面向長期目標的有利政策框架，為新的電力市場設計和對新技術和新能源系統的公共投資提供途徑。

事實上，人們一致認為技術的開發、轉移、部署和規模化將在能源轉型中發揮關鍵作用。在最新的一份報告中，國際能源署強調，實現凈零排放不僅需要更多地部署現有技術，如可再生能源，還需要更多地部署目前正在開發的其他清潔能源解決方案，如更多地應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）排放技術將必不可少。

向網絡中立過渡，確保發電和工業過程安全、可靠和可持續。

發送適當價格信號的碳排放率將有助于激勵對低碳技術和發電的投資。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）相結合。隨著新的國家貿易系統的啟動、其他系統的改革以及聯合國努力完成一套國家間貿易的指導方針，預計未來幾年全球碳市場格局將發生巨大變化。

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

歐盟2030年的主要目標

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互連。

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

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

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調的新政策是可以預期的。這些應該為能源系統的競爭力和安全性、供應多元化和歐盟國家之間的互聯能力提供新的指標。它們還應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、安全和可持續能源的國家計劃。

其次，為創新低碳技術的商業示范制定了大量資金計劃。創新基金（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轉化為現實的基礎。

這些目標和政策旨在幫助歐盟實現更具競爭力、更安全和更可持續的能源體系，并實現其雄心勃勃的2050年歐盟碳中和長期目標。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，使政策適應到2030年溫室氣體排放量比1990年減少55%的目標。

將燃氣輪機技術集成到能源系統中燃氣輪機是一種既經濟又環保的可行且安全的發電和供熱選擇。在未來的能源情景中，風能和太陽能的可再生能源將發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技術，以補償可變電力生產，從而保持電力生產和消費之間的平衡。即使大型蓄電系統在未來變得經濟可行，仍需要靈活的可控發電技術，如燃氣輪機發電廠，以提供足夠的發電能力，以維持電網穩定和電力供應安全。

間歇性可再生能源份額的增加正在改變發電模式。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中調平和按需發電以及使用任何類型的合成氣（power-to-X）應用。燃氣輪機應用由于其燃料靈活性而提供高RES利用率和能源供應安全性，將為在電網中全面部署RES并最終實現能源系統的脫碳作出重大貢獻。

低碳、需求響應和儲能技術的快速改進可以帶來更智能、更高效和更安全的能源系統。然而，要充分發揮其潛力需要新的政策和監管方法。電制氣技術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減排發電和發熱的重要杠桿。