一头是市场有限,核心技术缺乏,一头是肩负重任,战略意义重大,在燃气轮机产业的发展上,我国身处漩涡中心的“三加一”企业集团,其状态可谓是十分尴尬。
如果说“做还是不做”已是一个伪命题,那么,“究竟如何做”,则是压在每一位关心该产业发展的人士心头上沉甸甸的问号。
在不久前的一次发电设备未来发展战略座谈会上,提及我国燃气轮机产业的发展,到场的二十多位专家,不乏忧心忡忡,甚至多有激烈言辞,而在几番争论中,“举国之力”显然已成为解读这一行业未来发展的关键词。
作为发电设备行业中的高端产品——燃气轮机,能否众望所归,在未来发挥其举足轻重之作用?
背负多项重任
自20世纪80年代以来,得益于高温材料性能、气动热力设计及制造工艺水平等的提升,燃气轮机及由其组成的燃气—蒸汽联合循环机组发展迅速。
在业内,其优点被概括为效率高、排污指标低、建设周期短、占地和用水量少、启动灵活、自动化程度高等。目前简单循环燃气轮机的功率已达到260兆瓦,净效率为37%~41%;联合循环的单机功率为390兆瓦,净效率达56%~60%,而当前最先进的超超临界燃煤机组的热效率才为45%,因此,随着天然气资源的广泛开发和应用,燃气轮机及其联合循环机组已成为世界上电力工业的主力机组。
据原上海发电设备成套设计研究所所长程钧培介绍,在1998年欧洲21个国家的新增电力设备容量中,81%都是燃用天然气的燃气轮机及其联合循环机组,而美国能源部也估计,从1997年到2020年之间,美国天然气燃气轮机及其联合循环电站的发电量将增加3倍。
“在今后20~30年内的电源结构中,燃气轮机发电会占有比较重要的地位,它也是显示一个国家发电技术水平的重要标志之一。”全国电力技术市场协会秘书长江哲生表示,在发达国家,燃气发电仍占有很大的比重,燃气轮机技术也继续向提高效率的方向发展。
据中国工程院院士蒋洪德介绍,燃气轮机发电已经占全球发电的20%,发达国家准备在2020年左右推出燃烧氢能的燃气轮机,其进气温度将从目前的1400度达到1700度,联合循环的效率也将达到65%,“堪称是发电设备中效率最高的”。
在倪维斗看来,这种高性能燃气轮机,将是21世纪占主导地位的动力装置,它对煤炭的清洁高效利用以及CO2减排有决定性作用,而作为动力源,它对海洋船舰动力、航空动力及小型分布式能源系统等也意义重大。“海军动力燃气轮机化是发展现代海军的必然趋势,也是任何军用船舰的‘心脏’。”这位中国工程院院士表示。
在这些将大半辈子心血灌注于我国电工行业的专家眼里,集多项高新技术于一身的燃气轮机,属于高端战略产业,体现着一个国家的工业化水平和国防科技水平。 既缺技术又乏市场
“但目前为止,我国只有3000万千瓦的装机容量,”蒋洪德强调,我们现在将燃气轮机定位为调峰电源,它不能成为主力,也不应该成为主力,其解释是“我国天然气有限而且装备能力也比较差”。
我国的燃气轮机产业始自上世纪50年代末60年代初,经历了初期的自主研发,70年代的小高潮,80年代后的休眠期,进入21世纪后随着天然气资源的供应改善又恢复发展,并成为我国能源结构调整的重要组成部分。
事实上,由于其核心技术被国外少数公司垄断,国内企业并不具备大功率燃气—蒸汽联合循环发电厂的设计能力,也并未完全掌握燃气轮机产品的设计和制造技术,因此,从2001年开始,我国组织了三次共50台机组、共计约1800万千瓦的市场换技术的燃气轮机“打捆招标”,引进F级、E级燃气轮机及联合循环技术。
但这并不能称得上是一次完全成功的技术引进。
“整个产业引进的只是部分制造技术,而且缺少两样核心:一是设计,外方不转让任何的设计技术;二是材料及核心部件,主要是热锻部件的制造技术,由于与航空关系密切,我们不可能从国外引进任何相关技术,必须要丢掉幻想!”蒋洪德强调说。
来自三大发电集团的一位企业代表证实说,“虽然引进了燃气轮机,但没有做好消化吸收,已引进设备的自主化以及引进技术中的材料、高温、腐蚀问题依旧困扰着我们。”
“也就是说,目前我们不掌握燃机的设计技术,只能来料加工,来件制造。”中国电工技术学会名誉理事长周鹤良概括道。
由于缺乏核心技术,关键部件不能自主,燃气轮机出口受限,只有少量的能到非洲。“现在市场有限,而且竞争激烈,三大发电集团和南汽轮机厂的这部分产能放空,要靠其它业务来养,但这一块儿又不能丢,丢了就意味着退出了这一市场———这种困难时期可能要持续5~8年。”蒋洪德判断说,“这个产业的发展是一场持久战,看谁能在技术引进后在消化吸收、自主研发和市场开发上做得更好一些。”
共性技术需联合开发
一缺核心技术,二缺市场,燃气轮机产业究竟该如何走?
“如果不走出自主创新的路子,这个产业永远只能跟在GE、西门子、三菱后面打工,”蒋洪德表示,燃机是高端技术,国际上就那么几家掌握,我们要真正发展就必须要有战略思维,首先几大企业集团要走出低端竞争的圈子,“在这一领域,几家是以竞争为主还是以合作为主?如何把国内有限的力量综合起来打出中国牌?这个问题无法回避。”
“我个人认为,必须通过三大集团联合开发共性技术并最终实现共享,任何一家单打独斗都不可能。”蒋洪德指出,研发包括设计技术在内的燃气轮机核心技术,要具备自主的试验能力、全参数试验台、高温部件制造能力等,“这件事情只有举全国之力才能做起来。”
对此,上海电气(集团)总公司副总裁张素心表示“很赞同”,“燃气轮机短期内赚不了钱,但如果不做就不是一流的电气集团,而煤电技术引进后之所以走得很快,既有各部门的合作还有政府的推动,应该在共性领域集聚全国力量。”
“燃机是未来战略中很重要的一部分,产业必须要发展。”中国机械工业联合会顾问陆燕荪态度坚决,“三菱、西门子等发展得很快,而我们差距这么大,国家应该投资建立燃气轮机共性技术研究中心,这不是一两亿元的问题,必须要做好十年、十五年研究的准备。”
很显然,对于这一产业的发展,除了呼吁几家企业加大研发投入,共性技术联合开发之说已得到了广泛认可。
“从设计到制造尚有大量的关键技术攻关,比如耐高温材料、隔热陶瓷涂层、叶片开式气冷和闭式蒸汽冷却、高精度铸造等,”倪维斗表示,“我国发展燃气轮机已有多次‘起、落’,和世界差距很大,主要原因就是力量不集中、投入不足、不能科学地持之以恒,且在材料和工艺方面缺乏支撑。”
“燃气轮机的发展涉及到海陆空三方,道路可谓艰巨,按过去的历史经验,国家应有统一战略,举国之力、军民合作,持之以恒地用15~25年的时间发展,千万不能分散力量。”倪维斗强调。
相关链接: 燃气轮机“打捆招标”
为促进我国燃气轮机产业的发展和制造水平的提高,从2001年开始,国家发展改革委员会组织了三次燃气轮机“打捆招标”,以技贸结合方式,引进F级、E级燃气轮机及联合循环技术。
其总体目标是以重型电站燃机为重点,用5~7年的时间,采取中外合资、合作或引进技术消化吸收的方式,掌握F级和E级两个级别机型的2~3项核心制造技术等。
通过这种“打捆招标”,哈尔滨汽轮机有限责任公司从美国GE公司引进了PG9351(FA级容量255.6兆瓦)燃气轮机制造技术,上海汽轮机厂从德国西门子公司引进了SGT5-4000F(容量272兆瓦)燃气轮机制造技术,东方汽轮机有限责任公司从日本三菱重工业公司引进了M701F(容量270兆瓦)燃气轮机制造技术,南京汽轮电机有限责任公司从美国GE公司引进了PG9171(E级容量126兆瓦)燃气轮机制造技术,并为制造燃气轮机的高温热部件成立了合资厂。
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