探索燃氣輪機技術進步“中國方案”——東方汽輪機自主研制的國內首臺15兆瓦重型燃機下線
國內首臺自主研制的15兆瓦重型燃氣輪機下線；國內首個燃機智慧制造基地建成投用；國內首批商業(yè)化G50燃機訂單簽訂；行業(yè)首個“燃氣輪機三聯(lián)供+光儲充直流微電網(wǎng)”應用場景落地……7月4~6日，中小型燃機現(xiàn)代產業(yè)鏈共鏈會議暨2024燃機產業(yè)發(fā)展大會在四川省德陽市召開，東方電氣集團東方汽輪機有限公司（以下簡稱“東方汽輪機”）全面展示了一系列助推我國燃機產業(yè)技術進步和產業(yè)升級的“中國方案”，不斷提升我國在燃機領域的整體實力和市場競爭力。
本次大會旨在加快推動燃機產業(yè)在技術創(chuàng)新方面取得新突破，推動關鍵核心部件的研制進程；加強數(shù)字化在燃機制造中的應用，提升生產效率和產品質量；帶動材料科學、機械制造、電子技術等相關產業(yè)協(xié)同發(fā)展；完善產業(yè)布局，提高產業(yè)整體規(guī)模和水平。
國內首臺15兆瓦重型燃機下線
7月4日，國內首臺自主研制的15兆瓦重型燃氣輪機（代號：G15）在東方汽輪機正式下線，標志著東方汽輪機自主燃機系列化取得重大突破。G15是東方汽輪機自主燃機系列化研制的第二個型號產品，該項目于2019年啟動，2023年完成施工設計并開始部件制造，現(xiàn)在即將進入試驗階段。
燃氣輪機廣泛用于電力、工業(yè)、艦船和交通等領域，被譽為工業(yè)領域“皇冠上的明珠”，建設自主可控的現(xiàn)代化燃機產業(yè)鏈是保障我國能源安全、裝備水平和動力自主的重要力量。
東方電氣集團于2009年率先在國內啟動G50燃機研制，從而帶動系列化中小燃機研制。2023年3月，我國首臺擁有自主知識產權的F級50兆瓦重型燃氣輪機（G50）在華電清遠電廠正式投入商運，實現(xiàn)了我國自主重型燃機從“0”到“1”的突破，填補了多項國內空白，為保障國家能源安全作出積極貢獻。
此次下線的G15功率為16.5兆瓦，熱效率達35%，透平進口溫度近1177攝氏度，相較于同功率的火力發(fā)電機組，一年可減少碳排放超過15萬噸，聯(lián)合循環(huán)一小時發(fā)電量超過2.2萬千瓦時，可以滿足2500個家庭1天的用電需求。
相較于G50，G15燃機縮尺約0.6倍，整體結構更加集成化，導致其制造難度更大。針對高溫透平動葉片，G15采用了定向凝固技術，在合金液凝固過程中通過控制溫度、梯度，消除了橫向晶界，顯著提高了葉片的高溫力學性能，保證了葉片服役時的安全可靠性。針對高溫涂層，G15采用了超音速火焰噴涂，以2000攝氏度以上的高溫焰流將粉末粒子加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以500~800米/秒的速度噴射至葉片等基材表面，從而形成組織均勻致密的防護涂層。針對燃燒器尾筒等異形件及部分間隙狹窄、結構復雜的部件，G15采用了3D打印技術，解決了其易變形、難加工的問題。
憑借G50、G15的成功經驗，東方汽輪機將持續(xù)推進自主燃機系列化研制工作，同步開展80兆瓦、摻氫、純氫等自主燃機的研制，加快形成燃機譜系，滿足多樣化的應用需求，進一步保障國家能源安全。
國內首個燃機智慧制造基地投用
7月4日，國內首個燃機智慧制造基地在東方汽輪機建成投用，這是目前國內技術最先進、智慧化程度最高、產能最大的燃機智慧制造基地，標志著我國燃氣輪機產業(yè)邁入了全新的發(fā)展階段，也預示著高端裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力將得到顯著提升。
近年來，燃氣輪機被廣泛應用在分布式能源、風光互補、生物質氣化聯(lián)合循環(huán)、移動電源車等領域，已逐漸成為國家能源結構調整的主力軍。實現(xiàn)燃氣輪機的智慧制造，提高燃氣輪機產量，對實現(xiàn)“雙碳”目標、保障國家能源安全、助力高質量發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。
此次建成的燃機智慧制造基地，聚焦重型燃機高溫透平葉片、燃燒器、轉子等核心部件，將5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術與精密鑄造、超音速火焰噴涂、3D打印、工業(yè)機器人等先進制造技術深度融合，建成包括高溫透平葉片精鑄、高溫透平葉片噴涂、燃燒器在內的9條燃機智能制造生產線。
以5G全連接數(shù)字化工廠為基礎，對數(shù)據(jù)價值進行深度挖掘，構建數(shù)據(jù)分析模型，實現(xiàn)透平葉片精鑄合格率超過80%、轉子疊裝一次合格率達100%、總裝周期縮短50%，燃機產能提升400%。目前，東方汽輪機已具備自主燃機G15到G50、合作燃機F型到J型全系列燃機的柔性制造能力。
東方汽輪機依托自主研制F級50兆瓦重型燃氣輪機的成功經驗，同上下游產業(yè)的近300家企業(yè)開展聯(lián)合攻堅，實現(xiàn)了2萬多個零部件國產化，主機國產化率達100%，培育了一條完整的燃氣輪機國產化產業(yè)鏈，帶動培養(yǎng)了一批“專精特新”隱形冠軍，錘煉出一支專業(yè)齊全、技術功底硬的創(chuàng)新攻堅隊，確保了燃機產業(yè)鏈自主可控，推動自主燃機產業(yè)鏈發(fā)展。
面向產業(yè)鏈未來發(fā)展，東方汽輪機將依托目前國內產能最大、技術最先進、智慧化程度最高的燃機制造基地，加快推進重型燃機國產化制造。強化產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新機制建設，積極探索國產自主重大裝備應用推廣的新路徑，形成我國自主燃氣輪機配套產業(yè)體系，拓展國際市場，推動我國燃氣輪機產品和技術“走出去”，提升在全球產業(yè)中的影響力。
源網(wǎng)荷儲綜合能源應用場景再下一城
7月4日，東方汽輪機“燃氣輪機三聯(lián)供+光儲充直流微電網(wǎng)”應用場景順利落地。作為行業(yè)首個多場景源網(wǎng)荷儲智慧低碳綜合能源系統(tǒng)的重要組成部分，該場景裝機功率達1344千瓦，預計年發(fā)電量約220萬千瓦時，這些電量足夠供應700余個家庭一年的用電需求。
此次投運的應用場景——“源端”，涵蓋了太陽能發(fā)電、燃氣發(fā)電等多種能源形式。作為該綜合能源系統(tǒng)的“心臟”，燃機裝機功率為350千瓦，實行供冷、供熱、供電“三聯(lián)供”運行方式，可直接滿足園區(qū)生產、生活需求。
該應用場景的智慧化綜合能源監(jiān)測管控平臺，集成了系統(tǒng)控制、能量管理、參數(shù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、用能優(yōu)化、視頻監(jiān)控等重要功能，可實現(xiàn)無人值守和自動運行。同時，分布式光伏、電池儲能、直流充放電等模塊不再配置變流器，從而構建起園區(qū)級直流微電網(wǎng)，可有效降低電能損耗、提升系統(tǒng)運行效率。
該應用場景將新能源汽車充電樁的數(shù)量擴充至近百個，為員工綠色低碳出行創(chuàng)造了條件。辦公區(qū)域空調系統(tǒng)通過采用燃機三聯(lián)供替代螺桿風冷機組，提高了制冷制熱能效比，減少了能源消耗。
此外，該應用場景新增磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，在光伏發(fā)電富余時進行存儲，高峰時期或夜間可放電滿足使用需求。停車場還配置了多個新型V2G充電樁，不僅可以實現(xiàn)充電，還可實現(xiàn)車輛反向放電，極大地提升了能源利用效率，使新能源汽車成為移動儲能載體。
