【文/鐳射】
據媒體報道,2026年3月,中國東方電氣集團獲得一份來自加拿大的訂單:20臺G50重型燃氣輪機,總價值約40億元人民幣。這批設備計劃在2026年底交付首批10臺。
眾所周知,過去七十年間,全球燃氣輪機市場超過四分之三的份額,被美國通用電氣、德國西門子能源和日本三菱重工三家巨頭牢牢掌控。它們構成了一個穩固的技術和商業聯盟。對于后來者,這不僅是技術壁壘,更是一道難以逾越的市場高墻。
中國曾長期處于只能購買整機,甚至單個高溫葉片都需要進口的境地。這次中國自主研發的重型燃氣輪機首次規模化進入對技術標準和可靠性要求最為嚴苛的北美高端電力市場,標志著中國在重型燃氣輪機領域取得了重大突破,這是一件可喜可賀的事情。
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這是2023年東方電氣發往廣東清遠的G50重型燃氣輪機,它是第一臺正式投入商業運行的G50
這里有必要說明一個事情。燃氣渦輪發動機(Gas turbine engine或Combustion turbine engine)或稱燃氣輪機,分為重型燃氣輪機和基于航空噴氣發動機的航改型燃氣輪機兩種,而它們的工作原理是相同的,以至于很多愛好者、甚至專業人士,往往分不清此二者的區別到底在哪里。
其實這個區別并不復雜。重型燃氣輪機從設計初始的目標就是對外輸出功率,因此它采用單轉子設計,其渦輪的出力既驅動前端的壓氣機,又向后輸出動力驅動負載。而航改型燃氣輪機因為原始設計是航空發動機,其渦輪只用于驅動前端的壓氣機,因此要對外輸出功率,必須額外配一個與原航空發動機轉子沒有剛性連接的專用動力渦輪,由經過改進的航空噴氣發動機作為燃氣發生器,驅動其對外輸出功率。這也是航空發動機改型燃氣輪機研制工作的主要內容之一。比如20世紀80年代,成都航空發動機公司與美國普惠公司合作基于JT-8渦扇發動機研制名為FT-8的航改型燃氣輪機,就是由成發承擔的動力渦輪研制任務。在這種結構中,航改型燃氣輪機的結構必然是多轉子的。
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中美合作研制的FT-8航改型燃氣輪機,注意后部的動力渦輪部分
中國曾經基于“市場換技術”的設想,寄希望于通過引進技術,實現自身重型燃氣輪機技術的發展。這個過程中,位于四川德陽、隸屬于東方電氣集團與日本三菱重工自2002年起展開合作,成功將三菱重工的H/J級M701J、F級 M701F 系列以及中小功率級的 H100 系列重型燃氣輪機引入國內。雖然通過“市場換技術”,國產化率已接近80%,但剩余20%的高溫部件等核心關鍵部件與運維服務均受制于日方,沒有形成獨立的完整重燃的研制和生產能力。
承擔重型燃氣輪機技術引進任務的另外兩家企業——與德國西門子合作的上海電氣集團,和與美國GE公司合作的哈電集團,情況也差不多。為打破這一局面,我國自“十三五”起將重型燃氣輪機列為“卡脖子”技術攻關重點,目前已經形成了東方電氣、上海電氣、哈電集團與中國重燃四大主力玩家并駕齊驅的新格局。
這次新聞中提到的G50型重型燃氣輪機,就是東方電氣自主研制的F級重型燃機。所謂F級,是重型燃氣輪機的分類,指渦輪前溫度在1200℃以上的重型燃氣輪機。這是國內首臺全正向自主研制的F級50MW重型燃機。
東方電氣之所以選擇這個規格,是基于兩個考慮:一是F級是目前全世界重型燃氣輪機的主流技術檔次,二是50MW是重型燃氣輪機的入門級別。掌握了這個規格的重型燃氣輪機的設計和制造技術,就可以在其基礎上通過放大或縮小,獲得其他功率檔次的燃氣輪機,形成產品系列。G50從設計、材料到制造都是100%國產化,打破了國外長期的技術壟斷,填補了國內該領域的空白。
G50重型燃氣輪機由東方汽輪機于2009年立項,2009年,東方電氣在東方汽輪機廠成立G50發展中心,組建100余人的科研隊伍,先后投入近20億元資金。歷經十余年攻關,2019年9月27日,G50整機點火試驗一次成功。2023年1月3日,G50重型燃氣輪機在廣東清遠華僑園的調峰電站首次并網發電,在完成72+24小時試運行之后,正式投入商業運行。這填補了我國全自主燃氣輪機應用領域的空白。2025年,G50成功中標中亞項目,實現了國產大功率燃機海外訂單零的突破。
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這是東方電氣基于G50的技術基礎研制的G15型15MW重型燃氣輪機,于2024年7月4日在德陽東方汽輪機廠下線。東方電氣的G系列重型燃氣輪機產品系列已經初見雛形
值得一提的是,目前國內獨立掌握了50MW級F級重型燃氣輪機研制和生產能力的企業并不只有東方電氣集團一家。另一家獨立掌握這項能力的是杭州汽輪機集團,其研制的HGT51F是目前國內另一款完全自主知識產權的F級50MW重型燃氣輪機。
2014年,杭汽輪正式成立燃氣輪機研究所,項目正式啟動。通過近10年攻關,研發團隊逐步壯大至近百人,累計投入研發經費近10億元。2025年5月9日,HGT51F在杭汽輪燃機試驗中心一次性點火成功,標志著其從設計圖紙變為現實。2025年10月,HGT51F圓滿完成為期“72+24小時”的連續運行考核,各項性能與排放指標均達到世界先進水平。2026年1月,杭汽輪集團與江蘇連云港示范項目簽署首個商業化合同。這是HGT51F重型燃氣輪機取得的首個商業化合同,標志著該機型正式邁出了工業化應用的關鍵一步。
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杭汽輪集團完全自主研制的F級HGT51F型50MW級重型燃氣輪機
隨著全球AI數據中心的基礎設施競賽白熱化,電力需求呈現指數級增長。燃氣輪機憑借啟動快、易部署、發電穩定等優勢,成為AI數據中心自備電站的最佳選擇之一。據McCoy Power報告,2025年全球小型燃氣輪機(10-99.9MW)市場規模達到22.3GWe,創下歷史新高,需求幾乎翻倍至575臺。在這些需求中,50MW級燃氣輪機因為功率檔次適合,是數據中心自備電站的首選。這次東方電氣集團開了一個好頭,希望國產重型燃氣輪機能夠成為繼光伏、鋰電池、新能源汽車“新三樣”之后的中國制造業新的出口增長點。
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