處于落實雙碳目標(biāo)關(guān)鍵窗口期的中國正在重塑極為龐大復(fù)雜的能源系統(tǒng)。

這項任務(wù)的艱巨性在于，隨著工業(yè)化城鎮(zhèn)化深入推進(jìn)，中國的能源需求將不可避免繼續(xù)增長，須在巨大的增量和存量中完成從“化石能源占主導(dǎo)”向“清潔能源唱主角”的轉(zhuǎn)變。歷史上，每一種新的能源滲透進(jìn)能源市場并達(dá)到可觀的比重，需要花上五十年以上。中國的能源變革目標(biāo)和決心史無前例：2020年，中國能源結(jié)構(gòu)中非化石能源消費比重約為16%，到2060年，這一比例將達(dá)到80%以上。屆時，90%的電力將來自清潔能源。

由于可再生能源發(fā)電天生存在波動性，新舊能源的銜接、尤其是越來越高比例的可再生能源并網(wǎng)正給能源安全帶來新挑戰(zhàn)。如何在確保能源安全的前提下穩(wěn)步實現(xiàn)降碳目標(biāo)?這倚賴于不同能源品種和技術(shù)的融合與互補。GE近日發(fā)布的《GE中國能源轉(zhuǎn)型白皮書》認(rèn)為，能源轉(zhuǎn)型需循序漸進(jìn)，全盤考量，兼顧資源稟賦、能源安全和長期減排等多重因素。轉(zhuǎn)型無法一蹴而就，技術(shù)創(chuàng)新，既是破解能源轉(zhuǎn)型困境的鑰匙，也是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵驅(qū)動力(4.460,-0.01,-0.22%)。

“中國的高煤能源結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化發(fā)展及較短的轉(zhuǎn)型周期，使得能源轉(zhuǎn)型這一任務(wù)必須兼顧經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。”GE全球副總裁、GE中國總裁向偉明表示，在全球，GE致力于破解能源轉(zhuǎn)型的“三難困局”，即能源的可及性、可靠性和可持續(xù)性;在中國，GE著眼于實現(xiàn)供能穩(wěn)定性和消費經(jīng)濟(jì)性的平衡，不斷為中國引進(jìn)、研制最合適的能源解決方案。

長期以來，綠色技術(shù)創(chuàng)新貫穿于GE的各個業(yè)務(wù)領(lǐng)域。2020年，GE提出“3050可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)”，與中國實現(xiàn)低碳發(fā)展的目標(biāo)高度一致。借助全球領(lǐng)先的風(fēng)電技術(shù)和天然氣發(fā)電技術(shù)，將新能源與氣電、抽水蓄能等調(diào)節(jié)電源互補發(fā)展，同時加速探索更可持續(xù)的未來航空，GE正在全方位助力中國的低碳新圖景。

靈活性電源，新型電力系統(tǒng)的“關(guān)鍵拼圖”

相較于煤電，清潔低碳是天然氣發(fā)電的天然優(yōu)勢。從度電二氧化碳排放水平看，燃?xì)怆姀S較燃煤電廠減排50%-60%。但在新型電力系統(tǒng)中，氣電的角色遠(yuǎn)不止于此。

隨著新能源快速擴(kuò)容，電力系統(tǒng)的物理形態(tài)、技術(shù)基礎(chǔ)、運行機(jī)理正在發(fā)生根本性的變化。波動性、隨機(jī)性和間歇性特征明顯的風(fēng)電、光伏發(fā)電在電網(wǎng)中的比重越高，電網(wǎng)對于靈活性電源的需求就越迫切。只有配備充足的靈活性電源，才能“撫平”“任性”的可再生能源，從而維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定。

國際能源署2021年5月的一項研究表明，隨著可再生能源或者非化石能源比例增加，全球能源系統(tǒng)要實現(xiàn)凈零排放，目前電力系統(tǒng)的靈活性需要提高4倍，才能支撐未來系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、靈活供應(yīng)。

盡管中國新能源(4.540,-0.02,-0.44%)規(guī)模和增速位居世界第一，但國內(nèi)電力系統(tǒng)的靈活性電源卻長期不足，兩者間的矛盾日益凸顯。在儲能技術(shù)突破經(jīng)濟(jì)性掣肘、實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用之前，燃?xì)獍l(fā)電、抽水蓄能是主要的靈活性電源選項?！栋灼吩臄?shù)據(jù)顯示，當(dāng)前中國燃?xì)獍l(fā)電和抽水蓄能在電力系統(tǒng)中占比僅約為6%左右，而美國、德國、法國、日本、意大利等發(fā)達(dá)國家燃?xì)獍l(fā)電和抽水蓄能在電力系統(tǒng)中占比均超過10%，中國與發(fā)達(dá)國家相比，靈活、高效、清潔的調(diào)節(jié)電源占比仍有較大差距。

氣電不僅將承擔(dān)煤電有序退出過程中的清潔替代作用，它還具備與高比例可再生能源相匹配、確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行的優(yōu)質(zhì)調(diào)峰調(diào)頻性能?！栋灼氛J(rèn)為，推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，在工業(yè)、建筑、交通、電力等多領(lǐng)域有序擴(kuò)大天然氣利用規(guī)模，以及充分發(fā)揮燃?xì)獍l(fā)電效率高、運行靈活、啟停速度快、建設(shè)周期短、占地面積少等特點，將氣電調(diào)峰作為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，是助力能源碳達(dá)峰，構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系的重要實現(xiàn)途徑之一。

經(jīng)過多年技術(shù)創(chuàng)新和機(jī)型更迭，GE當(dāng)前最先進(jìn)的9HA燃機(jī)與同級別燃機(jī)相較，在靈活性、運行效率、經(jīng)濟(jì)績效、環(huán)境績效等方面的表現(xiàn)可圈可點，其優(yōu)異的調(diào)峰能力和啟停快等優(yōu)勢能很好地與風(fēng)電、太陽能(6.630,-0.19,-2.79%)等可再生能源形成互補，有效對沖可再生能源不穩(wěn)定造成的電網(wǎng)波動，起到電網(wǎng)穩(wěn)定器和電源支點的作用，因此也得以在全球各區(qū)域市場得到廣泛認(rèn)可。

在國際能源價格劇烈波動的眼下，氣電的燃料成本顯著上升。在此情形下，如何提高氣電的經(jīng)濟(jì)性，以更大程度地發(fā)揮其清潔性和優(yōu)質(zhì)調(diào)峰來源的作用?

對此，GE燃?xì)獍l(fā)電中國區(qū)總經(jīng)理許欣認(rèn)為，可以通過“開源節(jié)流”來緩沖氣價上漲的影響。所謂開源，是指通過技術(shù)改造進(jìn)一步加強(qiáng)氣電作為靈活性電源的特性，幫助燃?xì)怆姀S在電力輔助服務(wù)中獲得更高的收益。節(jié)流，指的是通過技術(shù)創(chuàng)新提高機(jī)組效率，從而減輕燃料成本壓力。

據(jù)《白皮書》，國內(nèi)首個GE 9HA.01燃?xì)怆姀S——中國天津華電軍糧城電廠自投運以來，電廠運行穩(wěn)定，聯(lián)合循環(huán)效率達(dá)到63.36%，為目前國內(nèi)投運的HA級燃機(jī)機(jī)組中效率最高，年減排二氧化碳達(dá)180萬噸。

GE 9HA燃機(jī)

作為當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具備大規(guī)模開發(fā)條件的靈活調(diào)節(jié)電源，抽水蓄能同樣將為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供重要支撐，是可再生能源大規(guī)模發(fā)展的重要保障。

從技術(shù)原理上而言，抽水蓄能電站就像一個用水做成的“大型蓄電池”，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能儲存起來，負(fù)荷高峰時再將水能轉(zhuǎn)化為電能。從停機(jī)狀態(tài)到滿負(fù)荷運行，抽蓄電站僅需幾十秒至數(shù)分鐘。

GE攜手三峽集團(tuán)打造烏東德精品水電項目

中國抽水蓄能產(chǎn)業(yè)的黃金發(fā)展期已經(jīng)到來。國家能源局去年9月發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》提出，國內(nèi)已投產(chǎn)抽水蓄能電站總規(guī)模3249萬千瓦(注：1GW=100萬千瓦)，到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到6200萬千瓦以上;到2030年，投產(chǎn)總規(guī)模將達(dá)到1.2億千瓦左右。這意味著，中國抽水蓄能裝機(jī)將在10年內(nèi)增長近三倍。

作為世界水電領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，GE在過去的50年中持續(xù)生產(chǎn)抽水蓄能式水輪發(fā)電機(jī)組，迄今已經(jīng)生產(chǎn)了139套抽水蓄能式水輪發(fā)電機(jī)組，總出力達(dá)22,000MW，廣泛適用于各種抽水蓄能式水電站。

GE水電中國典型案例：安徽金寨電站(抽蓄)

GE水電中國區(qū)副總經(jīng)理徐愛軍介紹稱，通過持續(xù)創(chuàng)新，近年來GE又開發(fā)了變轉(zhuǎn)速的抽水蓄能機(jī)組，能夠更加有效地利用有限的水力資源，具有更高的效率、靈活性和電網(wǎng)平衡能力。首個變速項目機(jī)組已于2018年在瑞士投運。依托全球經(jīng)驗和本土化生產(chǎn)，GE將在中國抽水蓄能領(lǐng)域把握新的市場機(jī)遇。

技術(shù)創(chuàng)新為邁向零碳未來鋪平道路

在新舊交替的能源革命進(jìn)程中，風(fēng)電特別是海上風(fēng)電已成為推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要路徑。

公開資料顯示，我國擁有長度約1.8萬公里的大陸海岸線，海上風(fēng)能資源豐富，適合大規(guī)模開發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電場。截至2021年底，我國海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模躍居世界第一。沿海省份經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，但總耗能約占全國的一半且用能仍以化石能源為主，碳減排壓力大，海上風(fēng)電成為其調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主要抓手之一。

據(jù)《白皮書》統(tǒng)計，2021年和2022年初，全國各沿海地區(qū)海上風(fēng)電規(guī)劃及支持政策陸續(xù)出臺，其中廣東、山東、浙江、海南、江蘇、廣西等地區(qū)已初步明確其海上風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)。“十四五”期間，全國海上風(fēng)電規(guī)劃總裝機(jī)量超100GW，伴隨著海上風(fēng)機(jī)價格不斷下探及施工成本逐步降低，海上風(fēng)電在“十四五”階段將迎來爆發(fā)式增長。

頗為典型的是，經(jīng)濟(jì)及用電大省廣東制定了宏偉的海上風(fēng)電發(fā)展計劃，以持續(xù)開發(fā)豐富的海上風(fēng)電資源。根據(jù)《廣東省海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃(2017-2030)》，廣東計劃到2030年底建成投產(chǎn)海上風(fēng)電裝機(jī)容量約3000萬千瓦，形成整機(jī)制造、關(guān)鍵零部件生產(chǎn)、海工施工及相關(guān)服務(wù)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系，將海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)打造成省內(nèi)具備國際競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一。

廣東海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃同時指出，經(jīng)濟(jì)性是制約海上風(fēng)電的重要因素，與傳統(tǒng)化石能源以及目前技術(shù)成熟的光伏、水電相比，海上風(fēng)電的成本仍較高；此外，海上風(fēng)電對設(shè)備和施工技術(shù)要求高，機(jī)組需要具備抗臺風(fēng)、防鹽霧腐蝕等海洋環(huán)境挑戰(zhàn)；且選址和建設(shè)受海域等客觀因素影響，程序相對復(fù)雜，前期工作需時較長。

針對一系列挑戰(zhàn)，企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新必不可少。

2019年，GE在廣東省揭陽市投資了在華的首個海上風(fēng)電總裝基地，該基地同時也是GE全球第二條具備生產(chǎn)其迄今功率最大海上風(fēng)電機(jī)組Haliade-X的產(chǎn)線。今年3月，首批本地組裝生產(chǎn)的Haliade-X 13MW海上風(fēng)電機(jī)組從揭陽起運，供貨英國Dogger Bank海上風(fēng)電場。2020年，GE在廣州的海上風(fēng)電運營和開發(fā)中心投入使用，該中心與總裝基地構(gòu)成立足廣東、輻射亞太的區(qū)域性海上風(fēng)電生態(tài)圈的重要支點，將助力區(qū)域的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)型升級。

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位于廣東省揭陽市的GE海上風(fēng)電機(jī)組總裝基地

《白皮書》指出，大型化、輕量化、智能化是海上風(fēng)電機(jī)組技術(shù)發(fā)展的大趨勢，也是實現(xiàn)集約化用海、降低初始投資和后期運維成本的客觀需求。

目前GE在廣東生產(chǎn)組裝的Haliade-X海上風(fēng)電機(jī)組，最大額定功率可達(dá)14MW，按照IEC-IB風(fēng)速等級設(shè)計，能承受70m/s的極限風(fēng)速。其12MW和13MW機(jī)組擁有權(quán)威獨立認(rèn)證機(jī)構(gòu)挪威船級社DNV頒發(fā)的T級(臺風(fēng)級)認(rèn)證，可在全生命周期內(nèi)有效地抵御臺風(fēng)等極端風(fēng)力情況，保持安全、高效、穩(wěn)定的運營，且即使在中低風(fēng)速下，也可比行業(yè)內(nèi)對標(biāo)風(fēng)機(jī)實現(xiàn)更高的滿發(fā)小時數(shù)。

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GE Haliade-X14MW海上風(fēng)電機(jī)組

GE海上風(fēng)電中國區(qū)總經(jīng)理林啟表示，目前，海上風(fēng)電正在向中遠(yuǎn)海域進(jìn)發(fā)，海上施工及風(fēng)機(jī)吊裝等成本成為風(fēng)場建設(shè)主要支出。GE Haliade-X機(jī)組可以顯著降低單位千瓦的前期投入，為海上風(fēng)電迎接新的機(jī)遇和解決新的挑戰(zhàn)提供了很好的技術(shù)平臺。

《白皮書》顯示，GE目前還在與海洋工程公司Glosten合作，探索浮式海上風(fēng)電機(jī)組的應(yīng)用前景，并著眼于提升海上風(fēng)電場能源傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性。

國際能源署在2021年9月發(fā)布的《中國能源體系碳中和路線圖》中估算，中國二氧化碳的主要來源是電力行業(yè)（48%）、工業(yè)（36%）、交通（8%）和建筑（5%）。除電力外，交通也是不容忽視的主要碳排放部門?！栋灼分赋?，未來一段時間內(nèi)，滿足便捷和低碳的交通系統(tǒng)建設(shè)將是衡量航空、鐵路、公路建設(shè)是否符合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的唯一標(biāo)尺。

GE全球副總裁、GE中國總裁向偉明介紹說，在航空領(lǐng)域，GE及其合資公司長期攜手合作伙伴在涵蓋飛機(jī)發(fā)動機(jī)架構(gòu)、空氣動力學(xué)、材料科學(xué)和燃料等領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，持續(xù)降低飛機(jī)的油耗和碳排放。在窄體機(jī)方面，由GE與賽峰集團(tuán)的平股合資公司CFM國際生產(chǎn)，用于C919的LEAP-1C發(fā)動機(jī)、用于A320neo的LEAP-1A發(fā)動機(jī)等，其現(xiàn)在的油耗和二氧化碳排放較上世紀(jì)七八十年代的發(fā)動機(jī)累計減少了40%。在寬體機(jī)方面，GE航空研發(fā)的用于波音787的GEnx發(fā)動機(jī)與上世紀(jì)七十年代的CF6發(fā)動機(jī)相比，已經(jīng)實現(xiàn)了40%的燃油效率提升。

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以LEAP-1C發(fā)動機(jī)作為唯一西方動力裝置的中國商飛C919國產(chǎn)干線客機(jī)

為進(jìn)一步助力航空業(yè)節(jié)能減排，作為航空發(fā)動機(jī)制造商的GE正在研發(fā)包括混合電力飛行、氫燃料發(fā)動機(jī)、100%應(yīng)用可持續(xù)航空燃料等新的減碳技術(shù)，有望將燃油效率進(jìn)一步提高，從而減少等量的碳排放。去年，GE和CFM國際啟動“RISE可持續(xù)發(fā)動機(jī)先進(jìn)技術(shù)驗證項目”，有望較目前廣泛應(yīng)用的LEAP發(fā)動機(jī)減少20%以上的油耗和碳排放，實現(xiàn)和可持續(xù)航空燃油及氫等替代能源的100%兼容。

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CFM RISE發(fā)動機(jī)技術(shù)驗證項目– 開放式風(fēng)扇

去年12月，美聯(lián)航使用LEAP-1B發(fā)動機(jī)執(zhí)行了全球首個采用100%可持續(xù)航空燃料的客運航班。向偉明表示，隨著技術(shù)不斷改進(jìn)，若可持續(xù)航空燃料的成本進(jìn)一步降低，達(dá)到能夠與石油或目前的航空煤油相持平，甚至稍高一點，這項技術(shù)就有望快速大面積推廣。“幾乎所有GE的發(fā)動機(jī)都可以采用可持續(xù)航空燃料，技術(shù)上已經(jīng)不成問題。”

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GE9X發(fā)動機(jī)

由于能量密度高、來源多樣、終端零排、用途廣泛等多重優(yōu)勢，氫能被廣泛認(rèn)為是一種終極能源。GE正在多條氫能利用技術(shù)路線上持續(xù)加大創(chuàng)新力度。

《白皮書》稱，目前，GE的HA燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)可以達(dá)到50%摻氫燃燒，中國的首座天然氣-氫氣雙燃料9HA電廠將于2023年落地廣東能源集團(tuán)旗下惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站。該電站兩臺機(jī)組將使用GE及哈電合資公司制造的9HA.01重型燃?xì)廨啓C(jī)，實現(xiàn)10%的氫氣摻混比例與天然氣混合燃燒。GE還制定了技術(shù)路線圖，計劃在2030年前將HA級燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)淠芰μ岣叩?00%。

#FormatImgID_8#惠州大亞灣石化區(qū)綜合能源站效果圖

GE燃?xì)獍l(fā)電中國區(qū)總經(jīng)理許欣表示，隨著可再生能源成本繼續(xù)下降，具有價格競爭力的“綠氫時代”將隨之到來。在達(dá)到100%燃?xì)浜螅粌H可以解決能源安全問題，提高電網(wǎng)的可靠性，同時還能進(jìn)一步提高可再生能源利用率。

在航空領(lǐng)域，GE已經(jīng)開始研發(fā)以氫燃料為動力的發(fā)動機(jī)，以減輕飛行中的碳排放量。今年2月，GE與賽峰集團(tuán)的合資公司CFM國際，與空客宣布合作開展一項氫示范項目，對氫燃料發(fā)動機(jī)進(jìn)行地面和飛行測試，從而為2035年前投入使用零排放飛機(jī)奠定基礎(chǔ)。這是繼前述RISE項目、NASA混合電力項目以來，GE在過去一年中宣布的又一項革命性減排技術(shù)項目。

向偉明表示，“未來，GE將繼續(xù)通過推進(jìn)低碳運營、投資創(chuàng)新研發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈合作等方式，集合全球智慧和經(jīng)驗，攜手本地合作伙伴，助力中國實現(xiàn)電力、工業(yè)和交通等高碳排放產(chǎn)業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型，驅(qū)動更可持續(xù)的未來。”

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