我國首臺(tái)全國產(chǎn)化F級(jí)50兆瓦G50重型燃?xì)廨啓C(jī)，將正式投入商業(yè)運(yùn)行！

我國又突破了一項(xiàng)卡脖子的技術(shù)：重型燃?xì)廨啓C(jī)，被譽(yù)為：工業(yè)裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”。人們也開玩笑的說，留給中國的工業(yè)裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”不多了！

【資料圖】

這臺(tái)重型燃?xì)廨啓C(jī)，對(duì)于我國而言，真的是意義非凡，打破了歐美80余年的壟斷！

這事要從華為孟晚舟被扣押事件說起。孟晚舟回國那天，有個(gè)人被全球媒體反復(fù)提起，他就是阿爾斯通的鍋爐部全球主管弗雷德里克·皮耶魯齊。他有和孟晚舟類似的遭遇，但用皮耶魯齊自己的話說就是：他并沒有孟晚舟的幸運(yùn)，皮耶魯齊的祖國和雇主并沒有把他救回來，而是向美國妥協(xié)了，而一切的一切都源自于阿爾斯通擁有重型燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。

燃?xì)廨啓C(jī)，主要由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪這三大部件組成，壓氣機(jī)把空氣吸入后逐漸壓縮，壓縮后的空氣會(huì)在燃燒室里與天然氣燃料混合后劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣流，再進(jìn)入到渦輪中膨脹做功，輸出強(qiáng)大動(dòng)力。

燃?xì)廨啓C(jī)可以作為燃?xì)怆姀S發(fā)電分布式能源，也可以作為石油、天然氣管道的核心動(dòng)力裝置，還可以作為大型艦船提供動(dòng)力，現(xiàn)在重型燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)是歐美國家最主要的發(fā)電設(shè)備。因此，重型燃?xì)廨?/strong>機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，被譽(yù)為工業(yè)裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”，多說一句，其實(shí)它們的原理和構(gòu)造也是類似的。

1939年，瑞士布朗-博偉里（Brown Boveri & Cie）公司設(shè)計(jì)研發(fā)世界上第一臺(tái)工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)。1988年，這家公司與ASEA AB合并。在2000年，相關(guān)業(yè)務(wù)被法國的阿爾斯通收購。阿爾斯通其實(shí)自身也掌握了大量高精尖的技術(shù)，當(dāng)時(shí)有一句廣為流傳的話：

世界上每4個(gè)燈泡中，就有1個(gè)的電力來自阿爾斯通的技術(shù)。

美國很早就盯上了阿爾斯通的這塊業(yè)務(wù)，尤其是其中的“重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)”。為了能夠成功吞并這個(gè)業(yè)務(wù)，2008年通用電氣與阿爾斯通CEO私下商討了收購方案，這引發(fā)了通用電氣競爭對(duì)手西門子的擔(dān)憂，法國政府也擔(dān)心這樣會(huì)導(dǎo)致核心資產(chǎn)流失，于是雙方聯(lián)手阻攔了這次收購，但美國并沒有就此放棄。

2013年，皮耶魯齊在紐約肯尼迪機(jī)場被FBI抓捕，理由是他違反了美國的FCPA法。在關(guān)押皮耶魯齊的一年里，阿爾斯通又有幾位核心技術(shù)人員相繼被美國逮捕。最終，阿爾斯通向美國低頭妥協(xié)，把相關(guān)業(yè)務(wù)的股權(quán)出售給了美國通用電氣公司。

放眼過去幾十年的發(fā)展，重型燃?xì)廨啓C(jī)也一直是我國的痛點(diǎn)。

1980年代末，由于國際政治局勢(shì)劇變，我國與美國通用電氣簽訂的多臺(tái)LM2500燃?xì)廨啓C(jī)訂單被取消。由于燃?xì)廨啓C(jī)是艦船的心臟，這也直接延緩了我國海軍艦船的發(fā)展速度。

我國“西氣東輸”工程全線有10座壓氣站，一共需要15臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)。當(dāng)時(shí)全球能提供大功率燃?xì)廨啓C(jī)的企業(yè)一共有4家，其中一家叫做“普惠”的公司，因?yàn)槊绹淖钄_，也無法為我國提供重型燃?xì)廨啓C(jī)。

所以看明白了嗎？這項(xiàng)技術(shù)會(huì)影響到一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，同時(shí)還會(huì)影響到國防安全。上世紀(jì)50年代左右，我國就試圖自主研發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)，國外企業(yè)也是差不多在這個(gè)時(shí)期起步的。不僅如此，我們還曾引進(jìn)過蘇聯(lián)的技術(shù)，也培養(yǎng)的一批人才。

只不過，由于種種原因，疊加上我國油氣資源的短缺，重型燃?xì)廨啓C(jī)在市場上遇冷。在上世紀(jì)80年代，我國國內(nèi)僅剩一家燃?xì)廨啓C(jī)廠苦苦支撐，同時(shí)相關(guān)領(lǐng)域人才也所剩無幾。到了上世紀(jì)90年代， 當(dāng)我們?cè)僦匦玛P(guān)注這個(gè)重要領(lǐng)域時(shí)，已經(jīng)晚了。

在歐美企業(yè)眼里，中國成為了"肥羊“，甚至有人說：中國購買重型燃?xì)廨啓C(jī)，相當(dāng)于是給歐美開了一座銀行，可以隨時(shí)提款。甚至有一位西方的專家說：

中國想要掌握燃?xì)廨啓C(jī)核心技術(shù)，簡直就是做夢(mèng)。

事實(shí)上，全球掌握該技術(shù)的國家寥寥無幾，完全掌握該技術(shù)的企業(yè)主要有美國通用電氣、德國西門子、日本三菱重工、意大利安薩爾多，其中日本三菱重工的相關(guān)技術(shù)最早是從美國西屋電氣公司引進(jìn)。后來，美國西屋電氣公司的非核能發(fā)電機(jī)部門出售給西門子公司。

我國此前并不掌握相關(guān)技術(shù)，一開始只能從美國引進(jìn)了先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)。同時(shí)我國也在試圖采用類似于“建造高鐵”的方式，通過技術(shù)換市場，來得到相關(guān)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)之上，發(fā)展出我國自己的技術(shù)，只不過這次并沒有很成功。

主要原因有兩個(gè)，首先是在80年代，我國當(dāng)時(shí)的工藝水平落后，沒有辦法仿制，也就無法掌握技術(shù)。其次，從國外引進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)，關(guān)鍵設(shè)備的參數(shù)調(diào)整，是不允許中國工程師在場的，同時(shí)在維修的時(shí)候，每到關(guān)鍵部分，都只能由國外工程師來操作，也不允許中國工程師在場。

這完全限制住了我們國家在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)突破，實(shí)實(shí)在在的卡脖子。這還不是最嚴(yán)重的，有時(shí)候國外引進(jìn)也不穩(wěn)定，尤其是受到國際政局的影響。

有一個(gè)典型的例子，根據(jù)《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》報(bào)道，我國有一座電廠，建設(shè)有兩套9F級(jí)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，項(xiàng)目的燃?xì)鈾C(jī)國產(chǎn)化率達(dá)到了90%，是當(dāng)時(shí)全國國產(chǎn)化率最高的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。但是燃?xì)廨啓C(jī)的核心控制系統(tǒng)和高溫部件仍然需要由國外廠商來提供。

由于業(yè)務(wù)需求，原有的控制系統(tǒng)介入兩個(gè)信號(hào)點(diǎn)，這個(gè)修改本身并不復(fù)雜，但需要國外廠家配合，該工廠與國外廠商溝通了大半年的時(shí)間，損失了大幾百萬，才最終實(shí)現(xiàn)了修改方案，真正落地執(zhí)行修改，僅僅就幾天的時(shí)間。

從這可以看出，在重型燃?xì)廨啓C(jī)方面，我們被歐美卡脖子，而且卡的很嚴(yán)重，那我們是怎么解決這個(gè)問題的呢？

其實(shí)，我國抓住了2次機(jī)遇，一次是主動(dòng)創(chuàng)造的，一次是歐美給的。

第一次是“十五”期間實(shí)施市場換技術(shù)戰(zhàn)略，發(fā)改委進(jìn)行了三次捆綁招標(biāo)，引進(jìn)了美國通用電氣，德國西門子和日本三菱重工的3種F級(jí)重型燃?xì)?，一?4套。

哈爾濱動(dòng)力集團(tuán)和美國通用電氣共同生產(chǎn)109FA機(jī)；

東方電氣集團(tuán)與日本三菱重工聯(lián)合生產(chǎn)M701F機(jī)；

上海電氣集團(tuán)與德國西門子聯(lián)合生產(chǎn)V94.3A機(jī)。

除此之外，南京汽輪電機(jī)集團(tuán)與美國通用電氣啟動(dòng)了9E系列大型燃機(jī)的國產(chǎn)化生產(chǎn)。這里補(bǔ)充一下，燃?xì)廨啓C(jī)的“E級(jí)”和“F級(jí)”其實(shí)是按照燃燒溫度來劃分的，按照字母的順序，越往后的，對(duì)應(yīng)的溫度越高，所以“E級(jí)”的溫度小于“F級(jí)”，“F級(jí)”小于“H級(jí)”，不過不同公司對(duì)于這個(gè)級(jí)別的劃分會(huì)稍有不同。

其中，美國通用的“E級(jí)”對(duì)應(yīng)溫度是1100℃，“F級(jí)”對(duì)應(yīng)溫度是1200℃；

日本三菱重工的“F級(jí)”對(duì)應(yīng)溫度是1400℃；

德國西門子的“F級(jí)”對(duì)應(yīng)溫度是1500℃；

其實(shí)這些級(jí)別可以按照出力來花費(fèi)，其中“E級(jí)”對(duì)應(yīng)100MW~200MW，“F級(jí)”對(duì)應(yīng)200MW~300MW之間。

雖然采用市場換技術(shù)的方式，但我們依然無法自主研發(fā)重型燃?xì)廨啓C(jī)的核心部件，比如：壓氣機(jī)。如果沒有第二次機(jī)遇，可能現(xiàn)在還無法實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)。

第二次機(jī)遇是歐美給的，被我國抓住了。

除了與全球生產(chǎn)重型燃機(jī)的企業(yè)合作，我國還留有后手。2014年上海電氣集團(tuán)收購了收購了意大利安薩爾多40%多的股份。這個(gè)“安薩爾多”原本來是德國西門子的供應(yīng)商，擁有E級(jí)、F級(jí)、H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的專利（或使用權(quán)），在整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的國際市場中，處于第二梯隊(duì)。21世紀(jì)初，該企業(yè)一直處于虧損的狀態(tài)，后來歐債危機(jī)爆發(fā)，安薩爾多由于資金短缺，只能出售股份。

這筆買賣對(duì)于上海電氣集團(tuán)而言，簡直是相當(dāng)劃算的。要知道，當(dāng)初上海電氣集團(tuán)在與德國西門子集團(tuán)合作并不是十分順利。我國的相關(guān)企業(yè)之前也是有考慮過通過收購引進(jìn)技術(shù)的，但是燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)太重要，并不是想買就能買的。美國通用電氣曾說：

要買美國通用電氣的燃機(jī)技術(shù)，除非買下整個(gè)美國通用電氣

德國西門子公司也曾說：

要想得到西門子的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，除非跨過他們的身體。

從這個(gè)角度，我們不難看出，能談成這筆買賣，有多么艱難。根據(jù)合作框架，上海電氣入股后，安薩爾多現(xiàn)有所有的燃機(jī)自主研發(fā)技術(shù)與能力都將與上海電氣集團(tuán)共享。同時(shí)上海電氣集團(tuán)還和安薩爾多一起創(chuàng)立了上海安薩爾多，實(shí)現(xiàn)從研發(fā)，制造、銷售到服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋。這筆收購未來將會(huì)助力我國自主生產(chǎn)重型燃?xì)廨啓C(jī)。

截止到2022年6月底，我國燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)容量排名世界第三，達(dá)到了1.1億；預(yù)計(jì)2025年，我國燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)規(guī)模將會(huì)達(dá)到1.5億千瓦左右。也就是說，重型燃?xì)廨啓C(jī)不僅對(duì)于我國國防安全，尤其是艦船十分重要，同時(shí)對(duì)于我國未來發(fā)電市場也至關(guān)重要。

我國首臺(tái)F級(jí)50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)

制造燃?xì)廨啓C(jī)的難點(diǎn)其實(shí)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)是類似的。對(duì)于重型燃?xì)廨啓C(jī)來說，可靠性和安全性都要非常高，而一臺(tái)重型燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行時(shí)間一般要達(dá)到10萬小時(shí)以上。

重型燃?xì)廨啓C(jī)在工作時(shí)，溫度非常高，最低都要達(dá)到1100℃以上，有時(shí)甚至要達(dá)到了1600-1700℃，溫度甚至都超過了絕大多數(shù)合金的熔點(diǎn)，此時(shí)材料會(huì)處于熔融狀態(tài)。因此，對(duì)重型燃?xì)廨啓C(jī)的葉片設(shè)計(jì)和材料有很高的要求，甚至有學(xué)者表示：

除了量子力學(xué)理論之外，其他的力學(xué)原理幾乎全部用上。

其次，重型燃?xì)廨啓C(jī)在工作時(shí)，葉片會(huì)高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速十分驚人。就拿我國這次自主研發(fā)的F級(jí)50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)來說，每分鐘的轉(zhuǎn)速將達(dá)到6000轉(zhuǎn)，這就使得葉片會(huì)受到非常強(qiáng)的離心力，壓力達(dá)到18個(gè)大氣壓，相當(dāng)于海底180米深度的水壓。如何葉片在這樣高強(qiáng)度的工況下依然能不出故障，是一個(gè)極其難的課題。研究團(tuán)隊(duì)通過十幾年持續(xù)攻關(guān)，才在2019年實(shí)現(xiàn)高溫部件的100%自主制造。

這臺(tái)F級(jí)50兆瓦重型燃機(jī)是由我國東方電氣集團(tuán)，聯(lián)合多個(gè)高校，科研院所和上下游300多家單位一起聯(lián)合攻關(guān)自主研發(fā)的。在廣東清遠(yuǎn)完成72+24小時(shí)試運(yùn)行，并正式投入商業(yè)運(yùn)行，填補(bǔ)了我國自主燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的空白。F級(jí)50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)一小時(shí)，發(fā)電可以超過7萬千瓦時(shí)，可以滿足7000個(gè)家庭一天的用電量，比普通的燃煤電站發(fā)電效率高10%~15%，同時(shí)可以減少超過50萬噸的碳排放。

除了發(fā)電，相信我國相關(guān)企業(yè)，在未來會(huì)研發(fā)出更多全國產(chǎn)化的重型燃?xì)廨啓C(jī)。