日本政府在 “绿色增长战略”中明确提出2050年实现二氧化碳净零排放的目标，在实现该目标的路线图方面更是圈定了以非化石能源技术创新为核心构建零碳电力供给的体系，在此背景下，JERA、三菱动力、川崎重工等日本大型公司纷纷展开行动以抓住能源转型的大趋势下出现的新商机。

2020年10月，日本最大的火力发电公司JERA（东京电力控股公司和中部电力公司的合资企业）宣布“将在2050年实现二氧化碳净零排放”。

JERA在日本国内拥有27座火力发电站，设备容量约为7044万千瓦（截至2020年，下同）。其主力为天然气发电（5007万千瓦），燃煤发电1032万千瓦，重油、原油发电1005万千瓦。该公司每年的二氧化碳排放量约为1.6亿吨（2019年度）。

在燃煤发电中，超过超超临界压力（USC）燃煤发电的高效燃煤发电有892万千瓦，不在日本政府的燃煤发电废止计划中。燃煤发电的脱碳化成为一个紧迫的课题。该公司的零碳计划指出，2030年代中期之前，所有燃煤发电将混烧20%的氨。

从2021年度开始，该公司与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）合作，在爱知县的碧南火力5号机（煤炭100万千瓦）进行氨混烧试验。这一过程中，不仅需要对锅炉燃烧器进行改造，还需要建设氨燃料接收设施（油轮码头设备、储罐、气化器等），预计“大约需要3年时间”（JERA经营企划本部·尾崎亮一）。此外，预计还将进行氢混烧试验，新名古屋火力发电站等成为候选。

大型燃气轮机2025年登场？

在大型燃气轮机领域，三菱动力正致力于从氨中提取氢气并将其用作燃料。该公司在面向电力公司的大型燃气轮机中占有很大份额。据该公司介绍，当大型燃气轮机中使用氨时，由于氨难以燃烧，且产生大量大气污染物质氮氧化物（NO_X），涡轮的燃烧结构将不得不复杂化，导致成本的增加。因此，如果将大型燃气轮机产生的大量废热有效地用于氨分解，则可以低成本分离氢气，提高设备运行效率。

三菱动力以氢燃气轮机为武器，力争在每年3000亿～5000亿日元（约176亿～296亿元）的全球燃气轮机市场上扩大市场份额。据该公司介绍，在包括中小型燃气轮机在内的全球燃气轮机市场上，其与美国通用电气（GE）各占三分之一的份额，并在氢燃气轮机开发方面与GE进行激烈竞争。

其中，该公司致力于开发一种附着在燃气轮机上的氢100%专烧用“多簇（DLN）”燃烧器（图），预计2025年左右投入实际使用。氢气与天然气混烧用燃烧器于2018年完成试验，NO_X生成量满足日本标准限制。

据该公司介绍，对于发电站使用的大型燃气轮机，传统型和氢气型的基本结构几乎相同，唯一的区别是所附燃烧器使用天然气还是氢气。发电站用燃气轮机的价格为每台数百亿日元，但该公司表示，“如果将燃烧器改造成使用氢气的话，现有的燃气轮机基本上可以直接使用。改造费用仅需数亿日元。”（谷村聪技术总监）。

然而，由于氢气的易燃性，在氢100%燃烧器的开发中，存在机器内部火焰倒流的“回火现象”等课题。据该公司称，目前已成功实现燃气温度1800度且无火焰倒流的稳定燃烧。

中小型燃气轮机也备受期待

川崎重工和NEDO设置的氢气热电联产设备

（来源：川崎重工）

在小型燃气轮机领域，川崎重工于2017年至2018年在神户港岛进行了100%使用氢作为燃料的热电联产设备的实证试验（图片）。设备能力为电1100千瓦、热2800千瓦，为附近的体育中心和医院提供电和热。

在中型燃气轮机领域，IHI公司于2020年10月在其横滨事务所开始了氨和天然气的混烧试验。所用燃气轮机为2000千瓦级，所用氨为沙特“蓝氨”（分离回收生产过程中产生的CO₂）。该公司已通过其相生工厂（兵库县）的试验设备完成氨与煤炭的混烧。

氨发电商机：燃料和燃气轮机的需求增加