氢能的深度推广将在远期重构能源体系，燃氢燃气轮机是实现氢能高效转换的关键技术。全球燃气轮机巨头纷纷布局——GE承诺2030年前实现HA级燃机100%燃氢能力，西门子SGT-600 DLE燃烧室已满负荷燃烧100%氢燃料，三菱计划从30%掺氢过渡到100%纯氢。国内国家电投首台兆瓦级纯氢燃气轮机研发推进，上海电气完成大F重型燃机7%掺氢示范。广发证券指出，我国作为全球最大产氢国和氢气消费国，氢能产业链初具雏形，有望助力燃氢燃气轮机发展实现弯道超车。本报告基于广发证券2025年1月6日发布的《燃气轮机，清洁调峰驱动，AIDC潜在看点，空间广阔》，深入分析燃氢燃气轮机技术。
燃氢燃气轮机技术总览
氢气作为零碳燃料，通过燃氢燃气轮机可实现高效氢-电转换。燃氢燃气轮机输出功率可达50-1000MW，远大于氢燃料电池和氢内燃机，是未来大规模氢能发电的关键技术。与天然气用燃气轮机互换性好，通过燃烧器改造实现氢燃烧，氢-电-热联用效率超60%。2019年燃气轮机行业承诺到2030年开发出燃烧100%氢气的燃气轮机。据《燃气轮机氢能发电全球技术发展蓝皮书》，全球各主要国家纷纷开展氢气燃气轮机示范项目。
国际巨头竞逐100%纯氢燃烧
GE推出的HA级燃机实现了燃料和燃烧技术双突破，已确定在2030年前实现HA级燃机100%燃氢能力。西门子SGT-600 DLE燃烧室已满负荷燃烧100%氢燃料，在整机上进一步验证后可稳定燃烧60%氢燃料，计划在巴西热电厂进一步验证。三菱日立正在开发从30%氢气+70%天然气混合燃料过渡到100%氢燃料的技术，计划到2023年将荷兰1.3GW马格南联合循环电站三个机组之一转换为燃氢机组。2021年川崎重工与RWE合作推进世界首台30MW级100%氢燃料燃机试点研究。
国内燃氢燃气轮机示范项目
上海电气完成国内首次大F重型燃机7%掺氢燃烧改造和科研攻关。杭汽轮实现自主HGT51F燃气轮机全尺寸燃烧室掺氢超20%试验，是国内首次在自主重型燃机全尺寸燃烧室开展掺氢比例超20%试验研究。国家电投荆门绿动电厂完成中国首次在重型燃机商业机组上30%高比例掺氢燃烧改造，每年可减少超1.8万吨CO2排放。国家电投推进我国首台兆瓦级纯氢燃气轮机“电-氢-电”示范项目。惠州大亚湾综合能源站为中国内地首座天然气-氢气双燃料9HA电厂（10%掺氢比例）。
中国氢能产业基础与弯道超车机会
我国为全球最大产氢国与氢气消费国，2023年氢气产量超3500万吨，已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池等主要技术和生产工艺。截至2023年底已累计建成加氢站428座（全球第一），已建成及论证阶段输氢管线总里程超2000公里，液氢储运实现从1.5吨/天到10吨/天的进步。完整的氢能产业链以及充足的氢气产能，为燃氢燃气轮机发展提供充分动力。远期可再生能源制氢成本有望降至1美元/kg，燃氢燃气轮机有望实现弯道超车。
表：全球OEM厂商燃氢燃气轮机主要示范项目| 企业 | 技术进展 | 时间节点 |
|---|
| GE | HA级燃机100%燃氢能力 | 2030年前 |
| 西门子 | SGT-600已100%燃氢，SGT-800稳定60% | 已实现 |
| 三菱 | 30%掺氢→100%纯氢过渡 | 未来十年 |
| 国家电投 | 首台兆瓦级纯氢燃机示范 | 推进中 |
| 上海电气 | 大F重型燃机7%掺氢 | 已实现 |
