林左鸣：推广燃气轮机发电技术 服务数据中心“双碳”目标

气候变化和能源问题是当前突出的全球性挑战。随着数字经济的发展，作为“耗能大户”的数据中心，在全球“双碳”背景下，如何实现绿色化转型，创新节能低碳用能模式，将成为一项现实而紧迫的任务。中国航空学会理事长林左鸣指出，在发电行业应大力推广燃气涡轮发动机。燃气轮机作为分布式能源，可通过冷热电三联供方式，实施能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是数据中心节能减排的优选配置。

 

近年来，随着互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术加速创新，数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。数据中心是数字经济的基础，数字经济将催生数据中心大批量增长。数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在英特网络基础设施上传递、加速、展示、试算、存储数据信息。据统计，近八年来，我国数据增量年均增速超过30%，数据中心也由2012年的5.1万家，增长至2019年的7.4万家，其中超大型、大型数据中心占比达12.7%，预计2025年我国数据中心市场规模将达到5952亿元。

 

数据中心是不折不扣的高耗能“大王”。据《中国“新基建”发展研究报告》称，至2025年，数据中心将占全球能耗的最大份额，高达33%。过去十年间，我国数据中心整体用电量以每年超10%的速度增加，2020年全国数据中心耗电量突破2000亿千瓦时，占全社会用电量的2.71%，2030年将突破4000亿千瓦时。

 

高耗能就等于高排放。随着“两碳”目标的推进实施，我国传统煤炭能源将加快退出主体地位。中央提出，期间我国非化石能源消费比重将增加到20%左右，“十五五”期间将达到25%左右。在这样的背景下，高能耗的数据中心将迎来低碳排放、高效利用的绿色转型。

 

据林左鸣介绍，燃气轮机全称燃气涡轮发动机，是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转换为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机主要用于发电机组、分布式能源、电网调峰、机动电源、舰船驱动、长距离管输增压等。根据Maximize Market Research统计，2020年全球燃气轮机市场中，有约32%市值的燃气轮机应用于发电行业。

 

他指出，我国正在建设以大规模可再生能源发电为主体，安全高效的新型电力系统，但风光发电有 “靠天吃饭”的不稳定性，燃气轮机可以凭借其良好的功率爬坡能力与储能系统配合，为特定区域范围内的新型电力系统提供“增量储能”效果，在不弃光不弃风的情况下实现系统容量的稳定性和可调度性。

 

目前，全球燃气轮机市场被美国通用电气、德国西门子、日本三菱3家企业垄断。为加快推进我国燃气轮机发展，国家发展改革委和国家能源局联合印发《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》，组织了第一批燃气轮机创新发展24个示范项目，其中电力调峰项目7个、分布式能源项目13个。

 

根据前瞻产业研究院预测，2035年全国燃气发电装机容量规模2.4亿千瓦，相当于未来15年约新增1.4亿千瓦，即需要布局约4667台30兆瓦级燃气轮机。以每台价值1000万美元进行计算，仅此项，未来15年发电用燃气轮机的市场规模将达到466.7亿美元。

 

据中科招商航空科技有限公司负责人田姗介绍，该公司的研发人员正在研制的 40兆瓦燃气轮机，可作为数据中心分布式能源，每小时提供4万度电力，超60%热转化率可用于数据中心机柜制冷，与传统能源供应方式相比，二氧化碳减排54%，节能36%。该型号的轻型燃气轮机我国拥有自主可控技术。同时，他们正在抓紧研发10兆瓦、12兆瓦、16兆瓦、25兆瓦、30兆瓦等系列型谱的燃气轮机，可应用于不同规模的数据中心，市场空间巨大。

 

林左鸣说，燃气轮机具有良好的调峰性能，可与风电、光电等清洁能源组成数据中心最佳的用能模式。这种 “双回路”用能模式，符合国家“绿色集约” “节能降耗”要求，可构成覆盖电能使用效率、算力使用效率、可再生能源利用效率等指标在内的数据中心综合节能评价标准体系，扩大绿色能源对数据中心的供给，是实现“双碳”目标的实际举措和切实可能的路径。随着制氢、储氢技术、燃气轮机燃烧室技术和控制技术的进步，基于氢燃料的燃气轮机将使氢能成为一种零碳排放的清洁能源、21世纪的终极能源，最终实现能源“脱碳”的梦想。