自20世紀(jì)40年代，當(dāng)美國(guó)通用電氣（GE）啟動(dòng)其燃?xì)廨啓C(jī)業(yè)務(wù)以來(lái)，該公司開(kāi)創(chuàng)并商業(yè)化了一系列的大型和小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)。隨著全球“脫碳”運(yùn)動(dòng)的加快，氫燃料的呼聲開(kāi)始越來(lái)越高，而GE公司的燃?xì)廨啓C(jī)在燃?xì)浞矫嬉策M(jìn)行了大量的研究。

記者：你是如何參與到氫燃料項(xiàng)目中來(lái)的？

戈德米爾：12年來(lái)，我一直擔(dān)任燃?xì)廨啓C(jī)業(yè)務(wù)中燃料靈活性方面的主管。我從GE全球研究中心來(lái)到GE發(fā)電事業(yè)部之前，在那里我工作了6年，其中最后3年在GE全球研發(fā)中心管理了一個(gè)燃燒團(tuán)隊(duì)。我的背景就是燃燒和燃料，我的博士專業(yè)就是燃燒。因此，在我的整個(gè)職業(yè)生涯中，我一直在以某種方式和燃燒及燃料打交道。

作為我工作的一部分，我也會(huì)關(guān)注行業(yè)趨勢(shì)，參加不同的行業(yè)研討會(huì)、活動(dòng)、與客戶互動(dòng)。所以我試著了解客戶的要求，以及全球能源趨勢(shì)是什么。大約2年前左右，我開(kāi)始明白......我們的客戶開(kāi)始更多地談?wù)摎淙剂狭恕Ｈツ旮亲兊梅浅Ｃ黠@，已成為能源行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)，我在歐洲參加一個(gè)名為’Electrify Europe’的會(huì)議時(shí)，在那里談到了氫燃料，結(jié)果很多客戶對(duì)我們寫(xiě)的白皮書(shū)很感興趣。自此以后，我們就在不斷更新這個(gè)白皮書(shū)。這確實(shí)是一個(gè)爆發(fā)時(shí)刻，之后氫燃料開(kāi)始被越來(lái)越多的應(yīng)用，我?guī)缀踉诿刻於寄芸吹交蚵?tīng)到氫燃料應(yīng)用各種各樣的故事。

記者：在你看來(lái)，為什么最近大家才如此強(qiáng)烈關(guān)注氫燃料？它在未來(lái)能源系統(tǒng)中的潛力是什么？

戈德米爾：這是一個(gè)非常好的問(wèn)題，我一直在思考它。我認(rèn)為部分原因與我們行業(yè)的本質(zhì)有關(guān)。我們是一個(gè)長(zhǎng)周期的行業(yè)，事情發(fā)生需要很長(zhǎng)時(shí)間。而我們的客戶通常會(huì)考慮他們現(xiàn)有資產(chǎn)將會(huì)發(fā)生什么變化，因?yàn)槟茉葱袠I(yè)的資產(chǎn)通常會(huì)被持有多年，甚至更長(zhǎng)，因此這些資產(chǎn)的使用壽命有時(shí)是以幾十年來(lái)衡量的。于是，很多客戶試圖理解“如果世界轉(zhuǎn)向脫碳”，而氫燃燒又是其中一個(gè)可選項(xiàng)，這對(duì)這些資產(chǎn)意味著什么呢？在未來(lái)的無(wú)碳能源生態(tài)系統(tǒng)中是變得無(wú)用還是更具價(jià)值。因此，他們首先會(huì)對(duì)我們這些燃?xì)廨啓C(jī)制造商提問(wèn)，“嘿！GE，我在一年前或10年前從你那里購(gòu)買的燃?xì)廨啓C(jī)，或者2年內(nèi)我可能會(huì)從你那里購(gòu)買燃?xì)廨啓C(jī)。如果世界發(fā)展到要求嚴(yán)格脫碳，那我們能做些什么來(lái)適應(yīng)呢？”

記者：制氫并不是一個(gè)新概念，在這方面有什么變化嗎，是否有足夠的氫燃料來(lái)供應(yīng)未來(lái)的氫氣發(fā)電機(jī)組？

戈德米爾：是的，氫燃料和制氫的概念并不新鮮。朱爾斯-凡爾納（Jules Verne）非常具有預(yù)言性。一百多年前，在他的一本書(shū)（注：小說(shuō)神秘島）中，談到了氫氣如何成為......替代煤炭的下一代能源。我想我們可以從兩個(gè)方面看待這種情況：工業(yè)用途和城市基礎(chǔ)設(shè)施。在工業(yè)界，幾十年來(lái)，我們周圍都在以某種方式使用氫氣作為能源的，比如當(dāng)你有一個(gè)鋼鐵廠、或者煉油廠，基本上你就可以得到含有一定量氫氣的工藝氣體，然后就可以放入燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒來(lái)發(fā)電。幾十年來(lái)，有許多燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組已經(jīng)這樣做了。

我認(rèn)為我們今天看到的這個(gè)問(wèn)題則非常不同，我們并不關(guān)注能否產(chǎn)生氫氣，而是把氫氣視為基本的化學(xué)能儲(chǔ)存。我們?yōu)槭裁匆茪?？也許因?yàn)榭稍偕茉催^(guò)剩，我們用它來(lái)儲(chǔ)能。也許是因?yàn)槲覀兿胍〈既剂稀２还苁鞘裁丛?，我們現(xiàn)在談?wù)摰氖钱a(chǎn)生城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的氫氣水平。這就是我認(rèn)為世界正在試圖了解這里發(fā)生了什么的地方，我們?cè)僖淮螐目蛻舻慕嵌瓤创@一點(diǎn)，他們問(wèn)我們，'GE，如果世界開(kāi)始改變，比如高碳稅，碳排放量將受到更嚴(yán)格的監(jiān)管，燃?xì)廨啓C(jī)行業(yè)將會(huì)發(fā)生什么？' 我的重點(diǎn)一直是幫助客戶回答這個(gè)基本問(wèn)題。如果這種轉(zhuǎn)向發(fā)生在以氫為基礎(chǔ)或朝著脫碳燃料需求方向發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，我們是否可以在這種轉(zhuǎn)變中支持我們的客戶，無(wú)論是新客戶還是現(xiàn)有客戶？我認(rèn)為這絕對(duì)值得思考。

此外，當(dāng)你與世界各地的人們交談時(shí)，當(dāng)你了解歐洲、澳大利亞、新西蘭的變化時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他們都非常注重創(chuàng)造氫經(jīng)濟(jì)并創(chuàng)造大量氫燃料。在許多情況下，這個(gè)概念是由可再生能源驅(qū)動(dòng)的所謂的“綠色氫”，即通過(guò)過(guò)剩電電解制氫。我認(rèn)為你今天可以看到的研究，無(wú)論是來(lái)自國(guó)際能源署的“世界能源展望”的數(shù)據(jù)或者其他人告訴你的數(shù)字，今天氫氣的成本仍明顯高于天然氣。但我認(rèn)為我們需要考慮的是未來(lái)。10年，20年，30年，40年后會(huì)發(fā)生什么？在降低成本方面，技術(shù)在成熟方面會(huì)發(fā)生什么變化？我們不知道未來(lái)將會(huì)帶來(lái)什么，但我們希望確保我們準(zhǔn)備好支持我們的客戶，并且這也是我們現(xiàn)在正在經(jīng)歷的那個(gè)過(guò)程的一部分。沒(méi)有人真正知道未來(lái)會(huì)是什么樣子，有很多途徑可以實(shí)現(xiàn)潛在的脫碳化未來(lái)，從根本上說(shuō)，我們希望在我們共同努力的過(guò)程中為客戶提供支持，與他們合作。

記者：在所有這些不確定性中，GE在氫能源領(lǐng)域做了什么？

戈德米爾：我們通過(guò)具體的工業(yè)案例積累了很多經(jīng)驗(yàn)。我們有幾型重型燃?xì)廨啓C(jī)，包括6B系列、7E、6F系列、7F系列，都嘗試使用了含氫燃料，無(wú)論是煤化氣聯(lián)合循環(huán)IGCC電廠還是煉油廠。我們實(shí)際上有一臺(tái)在亞洲運(yùn)行的6B機(jī)組，其使用的燃料中含有70~95%之間的氫氣。我們還安裝了70~75臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，燃燒含有氫的低熱值燃料，這些燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行時(shí)間超過(guò)了400~450萬(wàn)小時(shí)。如果從熱值的角度來(lái)看，我們還有不少燃?xì)廨啓C(jī)使用的燃料與這些氫氣和天然氣混合的燃料相似。如果把這些燃?xì)廨啓C(jī)也算進(jìn)去的話，我們的經(jīng)驗(yàn)積累實(shí)際上已經(jīng)超過(guò)600萬(wàn)工作小時(shí)。因此，我們?cè)跉淙剂系氖褂蒙希瑢?shí)際經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)高達(dá)幾十年。

我們IGCC項(xiàng)目中工作的第一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，如果我沒(méi)記錯(cuò)的話，那就是上世紀(jì)80年代末。所以，我們已經(jīng)這樣做了30年。我們從工業(yè)界獲取的氫燃料經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)也被應(yīng)用在了大型城市基礎(chǔ)建設(shè)中。因此，我們了解使用含氫燃料意味著什么，以及你如何調(diào)整一臺(tái)含氫燃料的天然氣電廠？很多這些課程都是從實(shí)踐中獲取的。

我們必須對(duì)電廠進(jìn)行整體考慮，保護(hù)系統(tǒng)，輔機(jī)設(shè)備等所有的這些，而不僅僅是燃?xì)廨啓C(jī)本身。我們必須考慮整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)，任何燃料可能接觸的東西，任何可能受到影響的輔助系統(tǒng)，也包括燃燒技術(shù)。因此，我們幾十年來(lái)一直致力于燃燒技術(shù)的開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)整體燃料的靈活性。而不僅僅是氫氣，我們專注于燃料靈活性的整個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是重油還是中東原油，無(wú)論是石腦油還是凝析油，整個(gè)范圍。

但就具體氫燃料而言，我們可以將時(shí)間倒退大約15年，16年左右?；氐侥莻€(gè)時(shí)期，美國(guó)能源部正在考慮將煤炭作為美國(guó)的主要燃料供應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)天然氣價(jià)格正節(jié)節(jié)高升，并供應(yīng)緊張（注：那時(shí)候美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)還沒(méi)有突破）。因此當(dāng)時(shí)，美國(guó)推出了所謂的高氫燃?xì)廨啓C(jī)計(jì)劃。GE公司申請(qǐng)并獲得了該計(jì)劃的資金，用于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)，特別是燃燒技術(shù)，以提高燃?xì)廨啓C(jī)在使用高氫燃料時(shí)的效率。

這背后的思考是，如果IGCC將取代天然氣工廠成為未來(lái)的主要電力供應(yīng)，那么碳捕獲可能是我們需要處理的事情。但是如果將碳捕獲系統(tǒng)加到燃燒后則會(huì)顯著降低電廠的效率。因此GE試圖了解如何提高電廠的效率，這個(gè)也促進(jìn)了GE公司隨后燃?xì)廨啓C(jī)的演變方式?，F(xiàn)在回想起來(lái)，15年前我們竟然會(huì)認(rèn)為煤炭將成為主要的化石燃料，真的是非常有趣。

因此，GE團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究含氫燃料的特性及對(duì)應(yīng)的燃燒室結(jié)構(gòu)。我們?cè)谘邪l(fā)中心完成了相關(guān)燃燒室的研發(fā)，并把它帶到了位于南卡羅來(lái)納州格林維爾的工廠，并最終測(cè)試了一個(gè)完整的燃燒室。實(shí)際上，我就是當(dāng)時(shí)進(jìn)行單噴嘴測(cè)試時(shí)的經(jīng)理。氫燃燒技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，它在預(yù)混合方面做得更好。

對(duì)于低污染燃燒室來(lái)說(shuō)，如果你沒(méi)有將燃料和空氣充分混合，你將獲得更多的氮氧化物（NOx）。一個(gè)小小的局部熱點(diǎn)就能導(dǎo)致NOx排放急劇上升。但當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的燃燒室技術(shù)在這方面做得更好，因?yàn)樗谌剂虾涂諝鈹嚢璺矫孀龅酶谩Ｕ驗(yàn)槿绱?，工程團(tuán)隊(duì)意識(shí)到它具有許多優(yōu)勢(shì)，不僅適用于高氫燃料應(yīng)用，而且適用于天然氣運(yùn)行，因?yàn)槲覀兊娜紵郎囟日兊迷絹?lái)越高。最終，我們的DLN 2.6e燃燒系統(tǒng)，也被應(yīng)用到了最新的9HA.02重型燃?xì)廨啓C(jī)上。

因此，隨著時(shí)間的推進(jìn)，雖然我們開(kāi)始只是研究一種專注于高氫燃料的燃燒技術(shù)，但這種技術(shù)同樣可以為天然氣等其他燃料提供真正的實(shí)際效益，然后我們也將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到我們最新的HA重型燃?xì)廨啓C(jī)上。

但現(xiàn)在我們可以走向另一個(gè)方向。正如客戶對(duì)我們說(shuō)的那樣，'嘿，我們對(duì)城市大型集成設(shè)施規(guī)模的發(fā)電感興趣，我們正在考慮HA級(jí)重型燃機(jī)，但我們擔(dān)心在未來(lái)我們必須使用氫燃料。“ ，而我們的燃燒系統(tǒng)完成支持這一改變，因?yàn)槿紵龤淙剂暇褪撬钠鹪?，因此它帶有這種能力。在實(shí)驗(yàn)室中，我們已經(jīng)證明我們?cè)O(shè)計(jì)的燃燒系統(tǒng)可以運(yùn)行高達(dá)50％氫燃料混合物。

記者：相比與天然氣燃料，GE認(rèn)為燃燒氫燃料最具挑戰(zhàn)性的技術(shù)方面是什么。如果開(kāi)發(fā)一種可以燃燒100%或高含量氫燃料的高效燃?xì)廨啓C(jī)，它面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？

戈德米爾：讓我們來(lái)從根本上了解下氫氣和天然氣之間的差異。物理上，氫是一種較小的分子，所以我們不得不擔(dān)心氫氣泄漏，而之前只要配件和密封保持到一定水平，我們就不會(huì)擔(dān)心天然氣泄漏。而且氫氣比天然氣或甲烷更易燃。甲烷的可燃性下限約為7%，最高可達(dá)20%。而氫氣在較低的可燃性下限則約為4%最高可達(dá)75%。因此，氫氣更易燃。如果你有氫泄漏，它會(huì)變得更危險(xiǎn)。用肉眼觀察到氫火比傳統(tǒng)的天然氣火焰更難。所以，當(dāng)我們開(kāi)始考慮氫氣對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的影響時(shí)，在我們討論燃燒挑戰(zhàn)之前，我們需要先考慮這個(gè)基本的安全問(wèn)題。因此，比如通風(fēng)系統(tǒng)、有害氣體檢測(cè)系統(tǒng)等等，很多在天然氣燃機(jī)上并不重要的輔機(jī)系統(tǒng)，卻成為了我們與客戶進(jìn)行對(duì)話的關(guān)鍵部分。

另一個(gè)區(qū)別就是，氫氣是典型的低熱值燃料，其熱值為274.7 Btu/scf，而無(wú)論是液化天然氣還是頁(yè)巖氣，其熱值都在900~1000 Btu/scf之間。因此，同等體積下，氫燃料只含有大約三分之一的熱值，這意味著為了讓燃?xì)廨啓C(jī)達(dá)到同樣的功率，需要注入流量更大的氫氣，這會(huì)影響你的輔助系統(tǒng)的配置等等。

因此，您不能使用標(biāo)準(zhǔn)燃油噴嘴，因?yàn)槟鸁o(wú)法通過(guò)它實(shí)現(xiàn)3倍流量的提升，所以你必須修改燃料噴嘴才能流動(dòng)那么多。從燃燒的角度來(lái)看，氫氣還具有令人難以置信的化學(xué)反應(yīng)性。而燃料化學(xué)反應(yīng)性的一個(gè)度量就是火焰速度。你想知道火焰想要傳播到未燃燒燃料的速度有多快。從燃燒設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，這一直是您想知道的，這樣您就可以保持火焰穩(wěn)定和閃回問(wèn)題的裕度。根據(jù)之前的研究，氫氣的火焰速度比甲烷快一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，氫火焰將更快地向上游傳播到未燃燒的燃料中。所以你必須有一個(gè)明確配置的燃燒系統(tǒng)來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。這就是為什么在燃燒系統(tǒng)中燃燒60%，70%，80%，100%氫燃燒混合物是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。你如何保證讓火焰去某個(gè)地方，特別是不想要火焰？

但話雖如此，當(dāng)你能夠掌握所有這些挑戰(zhàn)所需的知識(shí)時(shí)，氫氣就變成了一種清潔燃燒的燃料。它不含任何碳，因此這是正面的。反面教訓(xùn)是氫燃燒比燃燒甲烷或其他碳?xì)浠衔锷a(chǎn)的溫度更高，因此在你獲得低CO2的同時(shí)，NOx排放可能更高。因此，您必須考慮的另一件事，那就是無(wú)論是現(xiàn)役還是未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)，當(dāng)你在燃料中混入氫氣時(shí)，你的計(jì)算它對(duì)排放有什么影響。

所以想象一下，你必須滿足最低NOx排放要求，因此你可能需要一個(gè)更大的選擇性催化還原（SCR）床。今天畢竟簡(jiǎn)單的處理辦法就是將余熱鍋爐中的空間放大一點(diǎn)，這樣就可以更容易地根據(jù)需要添加催化劑，相比之下30年后你必須弄明白怎么去投入額外的催化劑。想想如何使用現(xiàn)有的余熱鍋爐結(jié)構(gòu)來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。所以今天你可以做一些簡(jiǎn)單的事情，因?yàn)闅淙剂鲜褂帽旧砭褪强尚械?，只是我們必須考慮所有相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和排放方面。

記者：我們都多久就能看到GE公司燃燒高含量氫燃料混合物的H級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)

戈德米爾：正如我之前所說(shuō)，對(duì)于DLN 2.6e燃燒系統(tǒng)，我們還將繼續(xù)在實(shí)驗(yàn)室中使用該系統(tǒng)并評(píng)估其氫能力。我們公開(kāi)談?wù)摰臄?shù)字是它有能力達(dá)到使用50%氫燃料混合物。目前全球并沒(méi)有氫燃料發(fā)電廠（注：全球首個(gè)氫燃料發(fā)電廠由日本三菱日立電力系統(tǒng)有限公司在2018年動(dòng)工，要到2020年才能建成，但僅能使用30%氫燃料混合物），因此對(duì)于我們今天所處的位置，50%這個(gè)數(shù)字在歐洲或其他地方都非常的贊?，F(xiàn)在很多地方討論的并非直接從0%到100%氫燃料混合物，而是逐步改變。剛開(kāi)始可能只是5%、10%或20%氫燃料混合物，直到最后達(dá)到100%氫燃料混合物。

而GE公司能夠讓你在今天一開(kāi)始就擁有一臺(tái)50%氫燃料混合物的燃?xì)廨啓C(jī)，從而獲得一些真正的利潤(rùn)，而不是噱頭。另一件需要考慮的事情就是制造大量氫氣所需的投資。如果一個(gè)國(guó)家決定要沿著這條道路前進(jìn)，那么就會(huì)花費(fèi)時(shí)間來(lái)建設(shè)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施、更新管道，燃?xì)鈧鬏斚到y(tǒng)等。

我認(rèn)為，當(dāng)我們考慮未來(lái)的能源系統(tǒng)時(shí)，我們應(yīng)該確保讓人們思考一件事：那就是無(wú)碳能源的可能性。而燃?xì)廨啓C(jī)可以與之相輔相成，它既不是一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)或可再生能源解決方案。燃?xì)廨啓C(jī)可以作為一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。我認(rèn)為有時(shí)人們會(huì)忽視這一點(diǎn)，由于燃?xì)廨啓C(jī)固有的燃料靈活性，它絕對(duì)可以成為未來(lái)能源系統(tǒng)的一部分。