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“钢铁心脏”的突围

2026-09-22      本刊记者 田潇 郭莎莎

  在深圳东南约180公里的陆丰8-1海上石油开采平台,我国自主研制的2台“太行7”燃气轮机正在利用油田伴生气为平台上的生产、生活供电;在海南东方市的陆上油气处理终端,来自莺歌海、北部湾的多个海上油田的油气在此完成处理加工,被源源不断输往华南各地,“太行7”燃气轮机以伴生气为燃料,为陆上终端的生产作业提供着电力。

  辽宁沈阳,中国航发燃机制造装试基地装配厂重型燃机生产线,大型起重设备吊运重型燃气轮机转子组件。中国航发燃机 供图

  燃气轮机被誉为高端装备制造业“皇冠上的明珠”:它可驱动发电机,输出电力,实现热电联产;可直接驱动泵、压缩机等工业设备,用于液体输送、天然气长输增压;可作为大型船舶的推进动力;还凭借快速启动特点,被用作数据中心、海上平台、关键公用设施的应急电源。

  燃气轮机的设计、制造、试验难度极高,世界上仅有少数国家具备独立自主研制能力。近年来,我国不断完善生产研发制造技术体系,攻克一批关键核心技术,燃气轮机行业取得了一系列成就。

  辽宁沈阳,中国航发燃机制造装试基地装配厂,工作人员正在进行装配作业。摄影 郭莎莎/人民画报

安全可靠的“中国心”

  燃气轮机是一种非常复杂和高效的超级发动机。它吸入空气并将其压缩与燃料混合燃烧,产生高温高压燃气推动涡轮旋转,从而输出强大动力。工作原理看似简单,但涡轮叶片置身1200摄氏度以上的高温燃气环境,以每分钟数千转的速度高速持续运转,这涉及气动、燃烧、高温材料、精密制造等一系列尖端技术。燃气轮机全球市场约80%的份额长期被GE Vernova、西门子能源、三菱动力等企业占据。

  经过二十余年自主攻关,国产燃机已从技术攻关、示范验证逐步走向商业化交付应用。中国航发燃机的110兆瓦“太行110”重型燃机交付商业机组,东方电气研制的F级50兆瓦重型燃气轮机G50实现成套出口,哈电集团完成16兆瓦天然气样机的满负荷试车……在国产燃气轮机突围的过程中,中国航发走的是“航改燃”与“重型燃机”同步发展的道路。

  在中国航发燃机制造装试基地装配车间,一片巴掌大的轻型燃气轮机高压涡轮叶片摆放在展柜中。“叶片在燃气轮机内以每分钟上万转的速度高速旋转时,承受的离心力达数吨,相当于在叶尖上吊挂了一辆小轿车。”中国航发燃机装配试车中心总经理高新和介绍道,紧挨着燃气轮机叶片陈列的,是一组110兆瓦重型燃气轮机的动力涡轮转子叶片,尺寸要大很多。

  巍巍太行,天下之脊。在航空发动机领域,中国航发研制的“太行”系列大推力涡扇发动机已批量装备多型先进战机,是中国航空发动机事业近年来快速发展的缩影。燃气轮机与航空发动机工作原理相同,核心部件相似,制造过程相近。依托“太行”航空发动机深厚技术积淀,中国航发燃气轮机有限公司自主研制出“太行7”与“太行25”“太行110”等型国产燃机,构建起国产燃机1-110MW完整产品矩阵,可全面满足海上油气发电、区域热电联供、电网调峰、数据中心备用电源等多元场景需求,为保障国家能源安全、稳妥推进“双碳”战略落地提供坚实装备支撑。

  沿用“太行”之名,既因燃气轮机与航空发动机技术一脉相承,又因燃气轮机作为国之重器,寄托着航发人以自主研制挺起中国制造脊梁的豪情壮志。

  轻型燃机的前轴承机匣局部 摄影 张文冬

  重型燃机的火焰筒局部摄影 张文冬

  轻型燃机的低压涡轮一级导向器局部摄影 张文冬

从“服务国内”到“扬帆出海”

  “我国富煤、贫油、少气,从用气成本看,国内天然气到厂价高于部分海外资源型市场。同时,国内电价相对偏低、煤电存量资产庞大,燃气发电成本并不占优。”中国航发燃机产品研发中心总经理王鹏介绍道,对于持续运行的燃气发电项目而言,燃料支出约占燃气轮机全生命周期成本的约80%,所以国内燃机目前落地最快的场景是燃料价格低或者无法架设电网的用电刚需场景。

  长期以来,我国海上油气平台配套燃气轮机发电机组高度依赖海外进口,深陷采购周期冗长、设备造价高昂、备件维保受制于人的发展困局。2020年,“太行7”轻型航改燃气轮机机组顺利完成并网试验;2023年10月29日,该机型成功在海上油气平台点火投运,填补了国产7兆瓦级燃机海上工程规模化应用空白,为我国海洋高端能源装备装上100%的“中国心”。

  “太行7”独创海上适配型双燃料系统,可就地利用油气开采伴生气发电,搭配柴油兜底保障不间断供电,单台机组每小时发电量超5000千瓦时,相当于500个家庭一天的用电需求,可以满足1座中型海上油气平台全部生产和生活需要。

  目前,“太行7”机组所有核心零部件实现100%国产自研自产,购置成本较进口设备降低15%,彻底摆脱海外备件与维保垄断,大幅降低海上油气开发全生命周期运营成本。而且“太行7”绿色低碳优势突出,相较同等功率进口燃油发电机组,“太行7”单台设备每年可减排二氧化碳近8万吨,同时兼容富氢燃料燃烧,为能源结构转型、双碳战略落地提供关键装备支撑。

  凭借本土制造链协同与供货周期等优势,2026年3月,瀚辰精英海洋工程(江苏)有限公司批量采购5台“太行7”燃气轮机,配套应用于马来西亚国家石油Sepat综合再开发项目浮式生产储卸油装置(FPSO)。这是国产航改燃气轮机首次进入高端FPSO国际市场。 

  辽宁沈阳,中国航发燃机制造装试基地装配厂轻型燃机生产线,工作人员借助移动装配走台开展整机传装作业。摄影 郭莎莎/人民画报

属于中国燃机的下一程

  “重资产、长周期、回报后置”是燃气轮机产业的一个特点。一台燃气轮机的经济价值,还体现在运营数十年的维保过程中。我国燃气轮机整机规模化出海还在等待海外用户的长期验证。

  “这离不开长期运行经验和本地化服务能力的沉淀。每一台在海外电站稳定运行的机组,每一次高效的备件保障,都是在为国产整机积累市场信任。”中国航发燃机市场营销中心副总经理田龙说。

  根据《2026燃气轮机产业发展白皮书》,2025年全球燃机需求量约为90吉瓦至100吉瓦,但年产能仅为55吉瓦至60吉瓦,全球燃气轮机市场供需失衡格局至少将延续至2030年。在AI算力扩张、煤电替代和电网柔性改造等多重因素共同驱动下,燃机供需缺口并非短期情况。面对全球订单持续增长,国产燃机或迎来关键发展窗口期。

  目前,全球电站市场最核心、需求量最大的区间是300兆瓦级及以上的F级、H级重型燃机。在这个区间里,GE Vernova、西门子能源、三菱动力仍占据头部优势。

  越向上游探寻,产业卡点就越具体。超高温合金原材料的纯净度控制、高压高速主轴承的抗疲劳寿命,高精度控制阀门与专用工业传感仪器等,中国航发正在协同推进围绕燃机全生命周期攻关的数十项关键材料与零部件替代工程,旨在加速打通“材料—工艺—部件—整机”的全链条自主循环。

  国产燃机已经解决‘从无到有’的问题,一项装备技术上的自主化与能否规模化商用之间还存在一道门槛,接下来需要的是更长周期的运行验证和更完善的后市场服务能力。

  技术能否经受全生命周期的考验、上游产业链能否补齐短板形成可靠支撑、市场初步的信任能否沉淀为稳定的用户黏性,是国产燃机当下必须跨越的关口。未来几年正是宝贵的发展窗口期,完成长期运行验证、持续积累市场信任,国产燃机将加速实现从跟跑到并跑的跨越,向着领跑目标稳步迈进。

  海上平台

  海上平台依托燃气轮机作为主力动力与发电设备,凭借体积紧凑、启动速度快、可靠性高、适配海上盐雾环境等恶劣工况、可连续稳定运行的优势,为全平台提供一体化能源保障。一是燃气轮机发电机组作为主电站,为全平台供电。二是机械驱动,燃气轮机可直接为油气压缩机、输油泵组等核心工艺设备提供机械动力。

  调峰电站

  在夏季、冬季用电高峰或新能源发电波动时段,燃气轮机可快速并网补电,精准弥补电网电力缺口。同时可兼顾调频、应急响应、黑启动等功能,有效解决风电、光伏等新能源间歇性、波动性带来的并网难题,提升新能源消纳能力,保障区域电网供电平稳、安全、高效运行。

  分布式能源

  燃气轮机广泛应用于工业园区、商业综合体、产业园区、居民社区等场景。可根据用户用电、用热、用冷需求灵活启停、智能调控,具备供电可靠、损耗低、灵活性高、绿色低碳的优势,既能独立供能,也可并网运行,有效降低电网供电压力,提升区域能源自给率与综合利用效率。太行7、太行25等轻型燃机在此类场景中更能发挥作用。

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