我国自主研发30兆瓦级纯氢燃气轮机成功投运 绿色能源转化新模式实现工程验证

推动能源结构转型、加快构建新型电力系统,是我国实现“双碳”目标的重要路径。

然而,风电、光伏等新能源具有间歇性、波动性特点,在装机规模快速增长的同时,也带来“电多用不掉、缺时补不上”的现实矛盾:一方面,部分地区在低负荷时段出现富余电力,消纳与外送压力加大;另一方面,高峰时段仍需具备可快速响应、可持续输出的灵活电源来稳定电网。

如何把“波动的绿电”转化为“可调的可靠电力”,成为新型电力系统建设中的关键课题。

在此背景下,以氢为载体的“电—氢—电”转化模式被认为是破解难题的重要方向。

与抽水蓄能等方式相比,氢能具备跨季节、长周期储存的潜力,可在电力富余时把电转为氢储存,在需要时再转回电力输出。

但要真正打通这一链条,必须解决工程化装备与系统协同的多重挑战,尤其是“如何安全、稳定、高效地用纯氢发电”。

传统燃机以天然气为主,纯氢燃烧特性差异明显,对燃烧稳定性、控制系统、材料耐受与安全防护提出更高要求,长期以来制约了纯氢燃机从概念走向规模化应用。

记者从明阳智慧能源集团股份公司获悉,由我国自主研发的全球首台30兆瓦级纯氢燃气轮机“木星一号”机组已实现纯氢发电并保持稳定运行。

这一进展不仅意味着关键装备实现从研制到实证的跨越,也使30兆瓦级“电—氢—电”示范由方案设计进入工程验证阶段。

项目将风电、光伏与电解水制氢系统进行耦合,形成“绿电制绿氢、绿氢再发电”的闭环链路,旨在把新能源富余电量“存起来、用得上”,为电网提供更具弹性的调节资源。

从影响看,此次稳定运行的意义主要体现在三个方面。

其一,为纯氢燃机的关键技术路线提供了工程级验证。

项目负责人介绍,本次运行对氢储能系统进行了全链条验证,覆盖制氢、储运、供氢、燃烧与发电控制等环节,有助于在实际工况中识别风险点、完善安全标准与运行策略。

其二,为电网侧灵活调峰提供了新的选择。

随着新能源占比提升,系统需要更多“可启可停、可快可慢、可长可短”的调节手段,纯氢燃机若能实现稳定、经济运行,可与风光等波动电源形成互补,提升系统安全裕度。

其三,为新能源大规模消纳与长周期储能提供可复制的示范样本,尤其在资源富集、外送受限或用电负荷波动显著的地区,有望增强就地消纳能力,缓解弃风弃光等问题。

从减排效益看,纯氢燃机在运行环节不产生二氧化碳排放,若氢来源于可再生能源电解水制取,将进一步提升全链条低碳属性。

相关测算显示,与同功率火电机组相比,该纯氢燃气轮机每年可减少碳排放超过20万吨;联合循环一小时发电量约4.8万千瓦时,可满足约5500个家庭一天的用电需求。

这些数据表明,纯氢燃机不仅是技术突破,更具备现实能源供给支撑能力。

下一步,要把示范成果转化为更大规模的产业化应用,仍需在“系统成本、基础设施、标准体系、协同调度”上持续发力。

首先,提升电解水制氢效率、降低绿氢成本,是商业化落地的核心变量;其次,氢储存与输配设施建设需要与新能源基地、电网规划统筹推进,形成“源网荷储氢”协同;再次,围绕纯氢燃机的安全规范、并网标准、运行评价与碳核算体系亟待完善,以形成可推广的工程规则;同时,鼓励在具备条件的园区、海上风电基地及新能源外送通道关键节点开展多场景验证,通过更长周期运行数据检验可靠性与经济性。

展望未来,随着新能源装机持续增长以及电力系统对灵活性需求上升,“电—氢—电”将从示范走向多点应用。

纯氢燃气轮机若在效率、寿命和成本上实现进一步优化,有望在电网侧调峰、备用容量保障、极端天气应急供电以及季节性储能等领域形成组合式解决方案,并与风电、光伏、储能、电力市场机制协同,推动能源转型在安全与低碳之间实现更优平衡。

从“跟跑”到“领跑”,“木星一号”的轰鸣声奏响了我国能源科技自立自强的时代强音。

这场以氢为媒的能源革命,不仅破解了新能源消纳的“阿喀琉斯之踵”,更开辟了零碳电力系统的新赛道。

当科技创新的火炬照亮绿色发展之路,中国正以扎实的工程实践向世界证明:碳中和愿景下,机遇与答案永远属于敢为人先的开拓者。