譯者案：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球約40%的燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放來(lái)源于電力和熱力等行業(yè)，大量溫室氣體的排放所引發(fā)的全球氣候變化問(wèn)題已經(jīng)對(duì)地球的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，脫碳發(fā)電成為解決氣候挑戰(zhàn)的關(guān)鍵重點(diǎn)領(lǐng)域，全球的能源轉(zhuǎn)型是也是必然趨勢(shì)。我國(guó)向世界作出了“2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的鄭重承諾”.為全球應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)現(xiàn)綠色復(fù)蘇注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力。為更好地響應(yīng)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略，中國(guó)航發(fā)燃機(jī)研究世界各國(guó)脫碳技術(shù)路線，并編譯了本文，以期引發(fā)行業(yè)內(nèi)更多有益的思考。

全世界為應(yīng)對(duì)氣候變暖

對(duì)于電力行業(yè)工作的人來(lái)說(shuō)，挑戰(zhàn)并不像僅僅提供低碳電力那么簡(jiǎn)單。在全球電力需求不斷增長(zhǎng)的背景下，我們需要解決提供更可靠、更經(jīng)濟(jì)、更可持續(xù)的電力的能源三重困境。這就是為什么我認(rèn)為可再生能源和天然氣發(fā)電將共同在未來(lái)能源領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括在海灣合作委員會(huì)（GCC）成員國(guó)——巴林、科威特、阿曼、卡塔爾、沙特阿拉伯和阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)（阿聯(lián)酋）。

通用電氣的白皮書中描述了GCC電力部門加快脫碳的相關(guān)途徑。沒(méi)有一次性解決方案，我們認(rèn)識(shí)到多種技術(shù)和燃料來(lái)源——包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力、天然氣、核能、電池儲(chǔ)能、混合動(dòng)力等等這些將有助于該地區(qū)的長(zhǎng)期能源組合。然而，在海灣合作委員會(huì)中加速和戰(zhàn)略性的部署可再生能源和天然氣發(fā)電可以迅速大幅減少排放，同時(shí)在未來(lái)繼續(xù)推進(jìn)低碳或近零碳發(fā)電技術(shù)。

海灣合作委員會(huì)電力部門的脫碳當(dāng)務(wù)之急

2018年，能源部門占海灣合作委員會(huì)總溫室氣體（GHG）排放量的80%以上，其中高達(dá)44%的排放源于發(fā)電和供熱。2019年，通過(guò)液體燃料和燃?xì)獍l(fā)電站的火力發(fā)電量占裝機(jī)發(fā)電量的98.7%，其中三分之一以上為液體燃料。

盡管海灣合作委員會(huì)成員國(guó)已明確承諾解決氣候變化問(wèn)題，并正在采取措施減少各部門的碳排放，但進(jìn)一步加快電力脫碳工作可能會(huì)帶來(lái)重大的、快速的勝利。這可以通過(guò)利用該地區(qū)巨大的可再生能源潛力極其豐富的天然氣儲(chǔ)量來(lái)實(shí)現(xiàn)脫碳，同時(shí)不再使用高碳密度的液體燃料。例如，在阿曼，一個(gè)即將實(shí)施的項(xiàng)目將使用通用電氣的TM2500氣動(dòng)式燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生高達(dá)80兆瓦（MW）的電力，預(yù)計(jì)將通過(guò)使用天然氣而不是柴油，幫助每年減少高達(dá)90000噸的二氧化碳排放。

為什么現(xiàn)在使用可再生能源和天然氣發(fā)電

可再生能源從海灣合作委員會(huì)的一個(gè)小基地迅速增長(zhǎng)，2015-2020年，裝機(jī)容量以69%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，2020年達(dá)到2.4GW。這是由各種因素推動(dòng)的，包括可再生能源解決方案對(duì)電網(wǎng)規(guī)模項(xiàng)目的適用性、成本下降（特別是太陽(yáng)能光伏技術(shù)的下降），以及技術(shù)進(jìn)步，這些進(jìn)步導(dǎo)致了更高效、更可靠的可再生能源解決方案，以應(yīng)對(duì)海灣合作委員會(huì)（GCC）等炎熱和惡劣的環(huán)境條件。

然而，可再生能源的增長(zhǎng)也有其自身的一系列挑戰(zhàn)，尤其是隨著越來(lái)越多的可變電源上線，在維持電網(wǎng)穩(wěn)定方面。公用事業(yè)公司和運(yùn)營(yíng)商一直在評(píng)估電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以支持可再生能源，但在持續(xù)時(shí)間超過(guò)8小時(shí)的情況下，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在平準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上不會(huì)具有競(jìng)爭(zhēng)力，除非出現(xiàn)重大技術(shù)突破，從而降低成本。因此，天然氣是一個(gè)很好的補(bǔ)充，通過(guò)提供按需、靈活的基本負(fù)荷電力，實(shí)現(xiàn)可再生能源的增長(zhǎng)。

天然氣提供可靠、可調(diào)度的容量，無(wú)論何時(shí)、季節(jié)或天氣如何。燃?xì)廨啓C(jī)提供的快速爬坡率意味著燃?xì)獍l(fā)電量可以根據(jù)可再生能源供應(yīng)的波動(dòng)迅速增加或減少，以幫助平衡電力需求和供應(yīng)，并保持電網(wǎng)穩(wěn)定。在化石燃料發(fā)電廠中，以天然氣為燃料的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的二氧化碳排放量最低，能夠達(dá)到307-395克二氧化碳/千瓦時(shí)（gCO2/kWh）的排放強(qiáng)度，而液體燃料發(fā)電廠的排放強(qiáng)度為547-935gCO2/kWh。燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)的效率也越來(lái)越高，通用電氣的HA技術(shù)目前的凈聯(lián)合循環(huán)效率超過(guò)64%。此外，通過(guò)最近發(fā)現(xiàn)的天然氣儲(chǔ)量、新的天然氣管道以及液化天然氣的進(jìn)步，天然氣的供應(yīng)量有所增加，所有這些都使天然氣越來(lái)越容易獲得，價(jià)格也越來(lái)越便宜。

天然氣發(fā)電提供了其他好處，使其成為可再生能源的良好補(bǔ)充。通常，太陽(yáng)能和風(fēng)能的發(fā)電密度低于火力發(fā)電資源，每單位裝機(jī)容量需要更多的土地。例如，1000兆瓦的天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠可能需要13英畝的土地，而太陽(yáng)能發(fā)電廠可能需要5000到6000英畝的土地。如果大片土地不容易獲得，或者距離需求中心很遠(yuǎn)，需要在輸電基礎(chǔ)設(shè)施上增加支出，那么天然氣可能是能源組合的關(guān)鍵部分。

此外，可再生能源和天然氣發(fā)電都可以快速部署。額定功率為34MW的拖車式空氣衍生燃?xì)獍l(fā)電廠可在數(shù)周至數(shù)月內(nèi)部署。在發(fā)出開工通知后6-12個(gè)月，簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)獍l(fā)電廠可投入商業(yè)運(yùn)行。額定功率為1000MW或以上的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠通常需要24-36個(gè)月才能投入商業(yè)運(yùn)行。風(fēng)能和太陽(yáng)能也可以快速部署，通常在接到開工通知后6-12個(gè)月內(nèi)即可發(fā)電。從液體燃料轉(zhuǎn)向可再生能源和天然氣的組合，而不是單獨(dú)使用，或轉(zhuǎn)向其他具有較長(zhǎng)醞釀期項(xiàng)目的能源，這為進(jìn)一步減排提供了一個(gè)直接機(jī)會(huì)，同時(shí)確保了穩(wěn)定的產(chǎn)能。

回顧GCC對(duì)現(xiàn)有天然氣發(fā)電廠的重大投資也是相關(guān)的，這些發(fā)電廠的壽命通常為20-40年。在短期至中期內(nèi)，有可能提高許多此類設(shè)施的性能并降低其碳強(qiáng)度。例如，可以部署升級(jí)解決方案來(lái)提高燃?xì)廨啓C(jī)的產(chǎn)量、效率、靈活性、壽命和可用性，同時(shí)降低燃料消耗和環(huán)境影響。在卡塔爾，在四臺(tái)9F燃?xì)廨啓C(jī)上使用通用電氣的先進(jìn)氣體通道（AGP）升級(jí)解決方案，預(yù)計(jì)將有助于提高發(fā)電量96.7兆瓦，同時(shí)提高工廠效率，并將同等發(fā)電量下的二氧化碳排放量每年減少67000噸，相當(dāng)于在該國(guó)道路上行駛14000輛汽車。簡(jiǎn)單循環(huán)發(fā)電廠也可以在16個(gè)月的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換為聯(lián)合循環(huán)，使用相同數(shù)量的燃料發(fā)電量最多可多發(fā)電50%。GE估計(jì)，發(fā)電容量高達(dá)57GW的天然氣發(fā)電廠目前仍在GCC的簡(jiǎn)單循環(huán)模式下配置。將其轉(zhuǎn)換為聯(lián)合循環(huán)配置可以顯著降低每兆瓦時(shí)發(fā)電的二氧化碳排放量。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，重要的是要認(rèn)識(shí)到，今天花在燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)上的一美元不一定等于花在資產(chǎn)壽命期碳足跡上的一美元。氫基發(fā)電和碳捕獲與碳封存（CCS）解決方案的發(fā)展意味著燃?xì)廨啓C(jī)可以成為目標(biāo)技術(shù)，而不僅僅是橋梁技術(shù)。

海灣合作委員會(huì)已經(jīng)開始大量投資于氫氣生產(chǎn)，并擁有從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更具成本效益的生產(chǎn)藍(lán)色和綠色氫氣所需的許多成分，包括大量碳?xì)浠衔飪?chǔ)量、用于安全儲(chǔ)存二氧化碳的枯竭油氣藏、獲取海水以及巨大的可再生能源潛力。隨著氫的可用性越來(lái)越高，它既可以與天然氣混合使用，也可以在改造的基礎(chǔ)上單獨(dú)用于為新發(fā)電廠或現(xiàn)有設(shè)施提供燃料，而燃?xì)廨啓C(jī)和電廠輔助設(shè)備的變化相對(duì)較小。CCS項(xiàng)目也已在阿聯(lián)酋和沙特阿拉伯投入運(yùn)營(yíng)，并可能在該地區(qū)更受歡迎，以對(duì)各個(gè)部門進(jìn)行脫碳，特別是在GCC廣泛存在的能源密集型行業(yè)，如冶煉廠、石化和其他工業(yè)部門。

發(fā)電

需要注意的是，GCC電力部門的脫碳將需要發(fā)電部門以外的干預(yù)。隨著越來(lái)越多的可變電源上線，需要加強(qiáng)電網(wǎng)輸電和配電系統(tǒng)，并引入新的數(shù)字解決方案，以提高連接性、可視性、可靠性和靈活性。

需要采取行動(dòng)鼓勵(lì)行為改變以減少能源需求，以補(bǔ)充海灣合作委員會(huì)各國(guó)政府在這方面已經(jīng)開始采取的努力。海灣合作委員會(huì)國(guó)家是世界上人均用電量最高的國(guó)家之一，預(yù)計(jì)到2030年，峰值電力需求將以7.5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)至250GW以上，因此提高能源效率和降低電力消耗的任務(wù)和機(jī)制將是解決方案組合的重要組成部分。

繼續(xù)獲得適當(dāng)?shù)娜谫Y也是幫助海灣合作委員會(huì)國(guó)家實(shí)現(xiàn)其雄心勃勃的電力脫碳目標(biāo)的關(guān)鍵。鑒于石油和天然氣價(jià)格的波動(dòng)、電力需求的持續(xù)增長(zhǎng)以及新冠疫情給公共部門預(yù)算帶來(lái)的額外負(fù)擔(dān)，該地區(qū)將需要超越傳統(tǒng)的政府資助項(xiàng)目，轉(zhuǎn)向涉及多方的更具創(chuàng)新性的模式。