國產(chǎn)燃氣輪機再攻下一城背后：熱端部件是關(guān)鍵卡點，商業(yè)化還有漫漫長路，與氫能結(jié)合是未來趨勢

每經(jīng)記者 范芊芊    每經(jīng)編輯 楊夏    

“近年來，國產(chǎn)燃機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭強勁，裝備企業(yè)顯著加大了燃機研發(fā)投入力度。”在日前召開的中小型燃機現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈共鏈會議暨2024燃機產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會中的一場會議上，電力規(guī)劃設(shè)計總院發(fā)電工程咨詢院院長助理李文凱如此表示。

在大會期間，也有燃機廠商相關(guān)人士對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示，近年來，國內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，無論是在材料、工藝還是設(shè)計方面，都取得了長足的進步。

主要應用于發(fā)電等領(lǐng)域的燃氣輪機被稱為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”，可見其重要的戰(zhàn)略意義，這背后一方面是其研制難度大，是國產(chǎn)替代的重要高端裝備，另一方面是通過天然氣發(fā)電已經(jīng)成為了新型電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分，發(fā)揮著調(diào)峰、支撐系統(tǒng)穩(wěn)定等作用。

記者在現(xiàn)場參會期間及通過多方采訪了解到，由于相較國外廠商起步較晚，國產(chǎn)替代是一條漫漫長路，國產(chǎn)燃機產(chǎn)業(yè)要形成更完整的閉環(huán)，實現(xiàn)自主可控還有很多發(fā)展空間，包括商業(yè)化還處于起步階段、更多機型“從0到1”的突破還需要實現(xiàn)、摻氫及純氫燃機的研發(fā)還在進行等。

大會現(xiàn)場 圖片來源：主辦方供圖

熱端部件是燃機研制國產(chǎn)化的關(guān)鍵

日前，國內(nèi)首臺自主研制15MW重型燃氣輪機在四川德陽東方電氣集團東方汽輪機有限公司（以下簡稱東方汽輪機）正式下線。

這是東方汽輪機在G50后又一成功下線的自主燃機系列產(chǎn)品，也是今年以來國產(chǎn)重型燃氣輪機研制傳來的又一個好消息。今年2月，我國自主研制的最大功率重型燃氣輪機——300兆瓦F級重型燃氣輪機首臺樣機完成總裝下線。

重型燃氣輪機是迄今為止效率最高的熱功轉(zhuǎn)換類發(fā)電設(shè)備，廣泛應用于地面發(fā)電等。由于設(shè)計、制造、材料等技術(shù)難度高，其也被稱為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”。此前，無論是設(shè)計技術(shù)還是核心零部件的制造都掌握在國外廠商手中。

其中，熱端部件是重型燃機研制實現(xiàn)國產(chǎn)化的關(guān)鍵和核心。一方面，熱端部件具有更高的經(jīng)濟價值，另一方面，也面臨更大的“卡脖子”問題。

東方汽輪機全國重點實驗室重型燃機裝備研究所的伍林告訴《每日經(jīng)濟新聞》記者，在重型燃機的眾多零部件中，熱端部件僅占到10%左右，但其經(jīng)濟價值占到30%～40%左右。

如今隨著一臺臺不同型號的國產(chǎn)重型燃機成功下線，熱端部件的“卡脖子”問題正在逐步被攻破。

從“1到N”還有幾步要走？

而要想真正實現(xiàn)國產(chǎn)替代，從“0到1”跨越到“1到N”，還有一段漫長的路需要走。

首先，市場對于新產(chǎn)品的嘗試往往比較謹慎。從國外廠商的重型燃氣輪機替換到國產(chǎn)重型燃氣輪機，發(fā)電廠商要承擔不小的風險。為此，近年來，一個個示范項目正在全國各地鋪開，其運行效果也逐漸得到市場的認可。

在大會期間，國內(nèi)首批商業(yè)化G50燃機訂單——濟南熱電華山聯(lián)合循環(huán)項目簽約。“正是因為有示范項目在正常運行，我們才有信心。”參與此次項目簽約的濟南熱電集團有限公司副總經(jīng)理阮磊對記者表示，與國外廠商的燃機相比，國產(chǎn)燃機在價格、應急響應、售后服務等方面更具有優(yōu)勢。

就目前而言，在重型燃氣輪機行業(yè)內(nèi)，國產(chǎn)化產(chǎn)品的市場推廣應用還處于起步階段。打鐵必須自身硬，為了研制出更好的產(chǎn)品，得到市場的認可，國產(chǎn)燃氣輪機廠商也在不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量。東方汽輪機數(shù)字化與智能制造部的王卓南告訴記者，未來質(zhì)量的提升主要包括設(shè)計的大方向，以及生產(chǎn)過程中噴涂、焊接等關(guān)鍵節(jié)點的掌控等。

同時，市場反饋對于產(chǎn)品質(zhì)量的提升是至關(guān)重要的，這也是目前國產(chǎn)重型燃機發(fā)展與國外還存在一定差距的關(guān)鍵。伍林告訴記者，“我們需要拿到這些市場使用數(shù)據(jù)，才能判斷前面的設(shè)計是否有效，這個過程非常漫長，國外在這方面確實做得比我們好，我們還有很長的路要走”。

此外，燃機的國產(chǎn)替代，除了燃機本體的替代，被稱為“大腦”的控制系統(tǒng)替代也很關(guān)鍵，這也是一個需要不斷攻破的難點。

在這一方面，中國華電集團有限公司已有相關(guān)突破，公司生產(chǎn)技術(shù)部燃機管理處副處長湯誠在大會期間一場會議上提到未來規(guī)劃：未來公司會在已突破的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)機型上有序進行試點，同時也會對新的燃氣控制系統(tǒng)，尤其是運用模型算法的先進控制系統(tǒng)進行技術(shù)研發(fā)。

摻氫、純氫燃氣輪機成未來重要發(fā)展方向

再從燃氣輪機的下游市場來看，發(fā)電是燃氣輪機的一大應用領(lǐng)域，一般是指用天然氣發(fā)電，天然氣則被稱為化石能源向清潔能源過渡的橋梁。

根據(jù)李文凱在大會發(fā)言中提供的一組數(shù)據(jù)，截至2023年底，我國電力裝機容量29.2億千瓦，其中天然氣發(fā)電裝機1.256億千瓦，占比4.3%；2023年全國發(fā)電量9.3萬億千瓦時，其中天然氣發(fā)電3016億千瓦時。

可以看到，無論是從裝機容量還是發(fā)電量而言，天然氣發(fā)電的占比還不高，這也意味著行業(yè)還存在著不小的發(fā)展空間。

另外，記者從大會上了解到，天然氣發(fā)電還在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，靈活啟停的特性可使其滿足調(diào)峰的需求，同時當風光等依賴天氣的清潔能源無法正常發(fā)電時，天然氣也可以作為“救火隊員”。

要說到清潔能源，氫被稱為21世紀最清潔的能源。記者從大會上了解到，摻氫、純氫燃氣輪機也是業(yè)內(nèi)正在研發(fā)和突破的方向，這也被稱為推動氫能產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)漸進發(fā)展的一個路徑。

“我國氫能產(chǎn)業(yè)模式往往先通過綠電制氫，再通過燃料電池發(fā)電，而無論是固定式還是車載式，都面臨成本電價高、項目經(jīng)濟性差的問題。”李文凱表示，氫能與燃氣輪機結(jié)合則有不少優(yōu)勢，包括對氫純度要求不苛刻，投資和運維成本低，配套基礎(chǔ)設(shè)施成熟、完整，不需要全面重建，不顛覆現(xiàn)有大部分電力產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，社會成本低等。

記者了解到，國內(nèi)不少燃機制造廠正在開展氫燃燒技術(shù)研究。東方汽輪機方面也對記者表示，公司正在進行摻氫與純氫燃機的試驗研究，后續(xù)將推出氫燃機產(chǎn)品。