燃氣輪機或成我國新型電力系統(tǒng)重要支撐

未來，燃氣輪機對新型電力系統(tǒng)的支撐作用或?qū)⒃桨l(fā)顯現(xiàn)。

近日，相關(guān)國產(chǎn)燃氣輪機產(chǎn)品推介會上了解到，當前，我國燃氣輪機的幾種主要機型能夠覆蓋分布式能源、調(diào)峰電站、管輸增壓、煤化工、風(fēng)光互補、生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)、移動電源車等領(lǐng)域的應(yīng)用。未來，燃氣輪機對新型電力系統(tǒng)的支撐作用或?qū)⒃桨l(fā)顯現(xiàn)。

助力實現(xiàn)“雙碳”目標

與同功率火電機組相比，110兆瓦重型燃氣輪機一年可減少碳排放超過100萬噸，聯(lián)合循環(huán)一小時發(fā)電量超過15萬千瓦，可以滿足1500個家庭一天的用電量。

2016年，國家提出“加快實現(xiàn)航空發(fā)動機及燃氣輪機自主研發(fā)和制造生產(chǎn)”，至此，我國開始實施“航空發(fā)動機及燃氣輪機”兩項重大專項決策?！缎滦碗娏ο到y(tǒng)發(fā)展藍皮書》也指出，提升電力系統(tǒng)科技創(chuàng)新驅(qū)動效能，如大型燃氣輪機，以支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建；在清潔安全高效發(fā)電技術(shù)裝備領(lǐng)域，支持氫（氨）燃氣輪機技術(shù)、燃氣輪機機組大比例摻氫燃燒技術(shù)研發(fā)。

近年來，燃氣輪機在分布式能源、管輸增壓、煤化工、風(fēng)光互補、生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)、移動電源車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，極大限度地利用燃氣資源，實現(xiàn)能源綜合利用。

隨著我國燃氣輪機發(fā)電容量快速發(fā)展，自主研制重型燃氣輪機打破了國外技術(shù)壟斷，對實現(xiàn)‘雙碳’目標、保障國家能源安全、助力高質(zhì)量發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。

未來10年，全球燃氣輪機將主要在燃燒、結(jié)構(gòu)材料和涂層、增材制造、熱管理、非常規(guī)熱力學(xué)循環(huán)、仿真和實驗驗證、系統(tǒng)集成、維修、數(shù)字孿生和應(yīng)用場景拓展等技術(shù)領(lǐng)域開展進一步研究。

技術(shù)可滿足多應(yīng)用場景

燃氣輪機應(yīng)用場景廣泛。例如，中國航發(fā)燃機主要機型太行7系列燃氣輪機，體積小、啟動快、運行維護方便、便于集中控制、燃料適應(yīng)性強，可應(yīng)用于分布式能源、海上平臺、機械驅(qū)動、備用電源等領(lǐng)域；太行25燃氣輪機具有可靠性高、效率高、排放低、耐海洋性氣候腐蝕等優(yōu)點，可用于天然氣管道輸送、分布式供能、中低熱值、海上平臺等領(lǐng)域。

隨著煤化工行業(yè)大力發(fā)展，高效利用其伴生氣、尾氣是當務(wù)之急。太行110重型燃氣輪機利用煤化工生產(chǎn)過程中的伴生氣、尾氣，不僅可以用來發(fā)電，還可利用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽供熱，燃料綜合利用效率85%以上，靈活調(diào)整發(fā)電和蒸汽量，自動化程度高、排放低，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的綜合梯級利用。

在生物質(zhì)發(fā)電方面，以新疆地區(qū)為例，將生物質(zhì)氣化技術(shù)和燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合，利用生物質(zhì)氣化后的可燃組分，凈化后送給燃氣輪機進行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)具有發(fā)電及運行成本低廉、自動化水平高等特點，能夠解決新疆地區(qū)龐大的棉桿等生物質(zhì)應(yīng)用需求。此外，生物質(zhì)燃料部分取代燃煤，減少了二氧化碳、二氧化硫的排放，符合節(jié)能減排要求。

太行7燃氣輪機移動電源車具有運行穩(wěn)定可靠、燃料適用性強、加載能力突出、環(huán)境適應(yīng)性強、可靈活移動等特點，可以用于臨時或緊急電力供應(yīng)，如應(yīng)急搶修、露天活動等場景，也可用于油氣田鉆井、開采等野外勘探作業(yè)，以實現(xiàn)偏遠地區(qū)電力供應(yīng)，滿足各種場景下的電力需求。

成套研發(fā)體系待建立

燃氣輪機對保障國家能源安全、改善能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由于其便于接近負荷中心，提高供電可靠性，是可替代傳統(tǒng)煤電的基荷能源和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠的環(huán)保低碳能源，作為未來新型電力系統(tǒng)的重要支撐，燃氣輪機發(fā)電會愈發(fā)重要。

未來燃氣輪機的發(fā)展將在燃燒、數(shù)字孿生、健康監(jiān)測等方向上布局。未來，在低排放技術(shù)上，應(yīng)繼續(xù)開展太行7、太行25、太行110燃機產(chǎn)品整機驗證及優(yōu)化改進，不斷充實完善低排放燃燒技術(shù)及驗證平臺；在雙燃料技術(shù)上，繼續(xù)開展太行7、太行25燃機雙燃料切換控制優(yōu)化及整機驗證，并完成技術(shù)遷移和推廣；在燃料多樣性方向上，探索生物燃料燃燒技術(shù)，提高可再生能源開發(fā)。同時，持續(xù)開展純氫燃料燃燒組織技術(shù)和熱聲振蕩控制技術(shù)研究。在材料和涂層技術(shù)方面，后續(xù)將開展重燃用大尺寸定向柱晶空心透平葉片材料與精密鑄造技術(shù)研究，針對涂層、滲層、熱處理工藝對高溫合金定向葉片組織性能的影響及其工藝相容性進行技術(shù)攻關(guān)；仿真與驗證技術(shù)方面，后續(xù)開展F級重燃研制，滿足新型電力系統(tǒng)對可靠調(diào)峰電源的需求。

在成套、運維和維修技術(shù)發(fā)展方面，我國燃氣輪機成套設(shè)計研發(fā)能力、成套設(shè)計標準規(guī)范亟待加強和制定，應(yīng)構(gòu)建成套的研發(fā)體系。此外，開展燃氣輪機先進控制技術(shù)、故障預(yù)測及全壽命健康管理技術(shù)的研究和工程實施，建設(shè)燃機控制技術(shù)創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)具有世界領(lǐng)先水平的燃機控制產(chǎn)品的完全自主可控。
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