国产燃气轮机再攻下一城背后:热端部件是关键卡点,商业化还有漫漫长路,与氢能结合是未来趋势

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划重点

01近年来,国产燃机产业发展迅速,材料、工艺和设计方面取得了长足进步。

02然而,国产替代仍是漫漫长路,商业化仍处于起步阶段,更多机型“从0到1”的突破仍需实现。

03热端部件是燃机研制国产化的关键,国内厂商正在逐步攻克这一难题。

04除此之外,掺氢、纯氢燃气轮机成为未来重要发展方向,国内厂商正在开展相关研究。

05专家表示,氢能与燃气轮机结合具有优势,有助于推动氢能产业平稳渐进发展。

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每经记者:范芊芊    每经编辑:杨夏
“近年来,国产燃机产业的发展势头强劲,装备企业显著加大了燃机研发投入力度。”在日前召开的中小型燃机现代产业链共链会议暨2024燃机产业发展大会中的一场会议上,电力规划设计总院发电工程咨询院院长助理李文凯如此表示。
在大会期间,也有燃机厂商相关人士对《每日经济新闻》记者表示,近年来,国内燃机产业发展迅速,无论是在材料、工艺还是设计方面,都取得了长足的进步。
主要应用于发电等领域的燃气轮机被称为装备制造业“皇冠上的明珠”,可见其重要的战略意义,这背后一方面是其研制难度大,是国产替代的重要高端装备,另一方面是通过天然气发电已经成为了新型电力系统中不可或缺的一部分,发挥着调峰、支撑系统稳定等作用。
记者在现场参会期间及通过多方采访了解到,由于相较国外厂商起步较晚,国产替代是一条漫漫长路,国产燃机产业要形成更完整的闭环,实现自主可控还有很多发展空间,包括商业化还处于起步阶段、更多机型“从0到1”的突破还需要实现、掺氢及纯氢燃机的研发还在进行等。
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大会现场 图片来源:主办方供图
热端部件是燃机研制国产化的关键
日前,国内首台自主研制15MW重型燃气轮机在四川德阳东方电气集团东方汽轮机有限公司(以下简称东方汽轮机)正式下线。
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国内首台自主研制15MW重型燃气轮机 图片来源:主办方供图
这是东方汽轮机在G50后又一成功下线的自主燃机系列产品,也是今年以来国产重型燃气轮机研制传来的又一个好消息。今年2月,我国自主研制的最大功率重型燃气轮机——300兆瓦F级重型燃气轮机首台样机完成总装下线。
重型燃气轮机是迄今为止效率最高的热功转换类发电设备,广泛应用于地面发电等。由于设计、制造、材料等技术难度高,其也被称为装备制造业“皇冠上的明珠”。此前,无论是设计技术还是核心零部件的制造都掌握在国外厂商手中。
其中,热端部件是重型燃机研制实现国产化的关键和核心。一方面,热端部件具有更高的经济价值,另一方面,也面临更大的“卡脖子”问题。
东方汽轮机全国重点实验室重型燃机装备研究所的伍林告诉《每日经济新闻》记者,在重型燃机的众多零部件中,热端部件仅占到10%左右,但其经济价值占到30%~40%左右。
如今随着一台台不同型号的国产重型燃机成功下线,热端部件的“卡脖子”问题正在逐步被攻破。
从“1到N”还有几步要走?
而要想真正实现国产替代,从“0到1”跨越到“1到N”,还有一段漫长的路需要走。
首先,市场对于新产品的尝试往往比较谨慎。从国外厂商的重型燃气轮机替换到国产重型燃气轮机,发电厂商要承担不小的风险。为此,近年来,一个个示范项目正在全国各地铺开,其运行效果也逐渐得到市场的认可。
在大会期间,国内首批商业化G50燃机订单——济南热电华山联合循环项目签约。“正是因为有示范项目在正常运行,我们才有信心。”参与此次项目签约的济南热电集团有限公司副总经理阮磊对记者表示,与国外厂商的燃机相比,国产燃机在价格、应急响应、售后服务等方面更具有优势。
就目前而言,在重型燃气轮机行业内,国产化产品的市场推广应用还处于起步阶段。打铁必须自身硬,为了研制出更好的产品,得到市场的认可,国产燃气轮机厂商也在不断提升产品质量。东方汽轮机数字化与智能制造部的王卓南告诉记者,未来质量的提升主要包括设计的大方向,以及生产过程中喷涂、焊接等关键节点的掌控等。
同时,市场反馈对于产品质量的提升是至关重要的,这也是目前国产重型燃机发展与国外还存在一定差距的关键。伍林告诉记者,“我们需要拿到这些市场使用数据,才能判断前面的设计是否有效,这个过程非常漫长,国外在这方面确实做得比我们好,我们还有很长的路要走”。
此外,燃机的国产替代,除了燃机本体的替代,被称为“大脑”的控制系统替代也很关键,这也是一个需要不断攻破的难点。
在这一方面,中国华电集团有限公司已有相关突破,公司生产技术部燃机管理处副处长汤诚在大会期间一场会议上提到未来规划:未来公司会在已突破的传统控制系统机型上有序进行试点,同时也会对新的燃气控制系统,尤其是运用模型算法的先进控制系统进行技术研发。
掺氢、纯氢燃气轮机成未来重要发展方向
再从燃气轮机的下游市场来看,发电是燃气轮机的一大应用领域,一般是指用天然气发电,天然气则被称为化石能源向清洁能源过渡的桥梁。
根据李文凯在大会发言中提供的一组数据,截至2023年底,我国电力装机容量29.2亿千瓦,其中天然气发电装机1.256亿千瓦,占比4.3%;2023年全国发电量9.3万亿千瓦时,其中天然气发电3016亿千瓦时。
可以看到,无论是从装机容量还是发电量而言,天然气发电的占比还不高,这也意味着行业还存在着不小的发展空间。
另外,记者从大会上了解到,天然气发电还在新型电力系统中发挥着重要的作用,灵活启停的特性可使其满足调峰的需求,同时当风光等依赖天气的清洁能源无法正常发电时,天然气也可以作为“救火队员”。
要说到清洁能源,氢被称为21世纪最清洁的能源。记者从大会上了解到,掺氢、纯氢燃气轮机也是业内正在研发和突破的方向,这也被称为推动氢能产业平稳渐进发展的一个路径。
“我国氢能产业模式往往先通过绿电制氢,再通过燃料电池发电,而无论是固定式还是车载式,都面临成本电价高、项目经济性差的问题。”李文凯表示,氢能与燃气轮机结合则有不少优势,包括对氢纯度要求不苛刻,投资和运维成本低,配套基础设施成熟、完整,不需要全面重建,不颠覆现有大部分电力产业基础设施,社会成本低等。
记者了解到,国内不少燃机制造厂正在开展氢燃烧技术研究。东方汽轮机方面也对记者表示,公司正在进行掺氢与纯氢燃机的试验研究,后续将推出氢燃机产品。
每日经济新闻