“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃：加快實現(xiàn)燃機裝備突破，補強氣電產(chǎn)業(yè)鏈短板

　　“十四五”時期是我國開啟全面建設社會主義現(xiàn)代化國家新征程、向第二個百年奮斗目標進軍的第一個五年，也是黨中央作出碳達峰碳中和重大戰(zhàn)略決策后的第一個五年，能源發(fā)展形勢環(huán)境面臨全新變化。電力規(guī)劃設計總院作為“十四五”能源、能源科技規(guī)劃工作組牽頭單位，全過程參與了一系列重大問題研究工作。恰逢電力規(guī)劃設計總院建院70周年，特別開辟專欄，全方位、多角度、立體化深度解讀《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，以饗讀者，敬請關注。

加快實現(xiàn)燃機裝備突破 補強氣電產(chǎn)業(yè)鏈短板

　　近日，國家能源局、科學技術部聯(lián)合發(fā)布了《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)。其中，“燃氣發(fā)電技術”板塊設置了3項重點任務，均集中于燃機本體技術，既布局了長期以來裝備技術痛點問題，也響應了能源電力形勢變化的熱點問題。

　　大力發(fā)展燃機裝備技術形勢和需求

　　燃氣輪機被譽為“工業(yè)皇冠上的明珠”，是大國重器。在電力系統(tǒng)合理布局氣電項目建設、提高燃機發(fā)電裝機對于增加我國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和新能源電力消納能力具有積極作用，有利于更好地推動我國能源結構調(diào)整優(yōu)化、實現(xiàn)低碳發(fā)展。

　　進入21世紀以來，我國實現(xiàn)了國內(nèi)氣電裝機和裝備能力雙提升。到2022年1月，我國氣電裝機容量已突破1億千瓦，相比2015年裝機增幅達到75%。“十三五”以來，通過實施兩機重大專項、能源技術創(chuàng)新規(guī)劃、燃氣輪機創(chuàng)新發(fā)展示范，我國發(fā)電用燃氣輪機產(chǎn)業(yè)取得了長足進步。

　　雖然取得了諸多成績，但我們也要認識到國外先進企業(yè)在燃機領域形成并長期保持突出的先發(fā)優(yōu)勢，技術積累豐富，體系和產(chǎn)業(yè)鏈健全，并能持續(xù)開展前沿技術儲備和先進機型開發(fā);而國內(nèi)企業(yè)在高參數(shù)重型燃氣輪機的基礎體系、設計能力等方面尚未實現(xiàn)完全自主化，全產(chǎn)業(yè)鏈與國際先進水平存在差距。

　　為擺脫燃氣輪機長期依賴進口的局面，我國亟須加快推動自主化、國產(chǎn)化燃氣輪機研發(fā)?！兑?guī)劃》以重點任務的形式明確燃機裝備技術的自主化、國產(chǎn)化研發(fā)方向，引導相關企業(yè)加大投入，推動我國燃機裝備技術獲得關鍵突破，盡快補強氣電產(chǎn)業(yè)鏈關鍵的裝備短板。

　　燃機裝備技術主要發(fā)展方向

　　本次《規(guī)劃》提出的氣電方面重點任務包括“燃氣輪機非常規(guī)燃料燃燒技術”“中小型燃氣輪機關鍵技術”“重型燃氣輪機關鍵技術”。

　　燃氣輪機非常規(guī)燃料燃燒技術方面，任務提出，研發(fā)以煤氣化合成氣、高爐煤氣等低熱值氣體為燃料的燃氣輪機安全穩(wěn)定燃燒技術，開展摻氫燃氣輪機穩(wěn)定低排放燃燒技術研究，掌握適應輕柴油和天然氣雙燃料的燃氣輪機穩(wěn)定切換燃燒技術，針對伴生氣、富氫天然氣等非常規(guī)燃料開展相應機型燃氣輪機的多領域應用。

　　我國工業(yè)門類齊全、規(guī)模龐大，很多行業(yè)產(chǎn)生了大量的中低熱值氣體燃料，而燃機是對其高效回收利用的重要手段。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，氫氣的下游利用也可采用燃機發(fā)電形式，國內(nèi)已有工程項目開展了低比例(15%~30%)摻燒驗證。我國各燃機裝備企業(yè)相關研究普遍較為缺乏，在很多方向上還處于起步階段，制約了中低熱值燃氣的整體利用水平。因此，針對各類中低熱值燃氣開展燃燒室技術研究是十分必要的。

　　雙燃料燃機穩(wěn)定切換燃燒技術在海上油氣平臺中有著廣泛的應用需求。我國某燃機企業(yè)已開展相關研究，并取得了自主化的研發(fā)成果。“十四五”期間進一步相關研發(fā)和試驗示范，有利于打破國外廠家在海上平臺核心設備領域的壟斷，形成自主化設備生產(chǎn)和維保能力。

　　鑒于我國燃機技術，尤其是非常規(guī)燃料燃燒涉及的燃燒室技術尚未實現(xiàn)完全國產(chǎn)化、自主化，與國外先進企業(yè)有著較大差距，該任務定位為集中攻關是合適的。

　　中小型燃氣輪機關鍵技術方面，任務提出，突破中小型驅動燃機設計和制造技術，完善關鍵部件和整機的試驗驗證能力，推動自主驅動燃機示范應用;研發(fā)分布式能源系列燃機，突破各類型燃機設計和驗證技術，建設完善具有一定通用性的中、小、微型燃機試驗平臺，滿足各類型燃機試驗需求，推進中小型燃機示范應用。

　　我國中小型燃氣輪機技術主要來自航改機型，主要采用自主化研發(fā)路線，基礎體系相對健全，各型燃機均初步形成了工程設計體系和設計規(guī)范等，建立了壓氣機、燃燒器試驗臺、高溫部件及整機試驗臺，形成了高水平的研制隊伍。但是，我國中小型燃機在效率、排放等方面仍落后于西方發(fā)達國家，在設計、制造、試驗、運維方面的自主化能力仍有待進一步增強。

　　“十四五”期間，將繼續(xù)推進自主化中小型燃機的研發(fā)、實施示范試驗和工程化推廣應用，對于加快我國中小型燃機技術的全面掌握，保障分布式能源燃機和油氣長輸管線用燃機的供應鏈安全，有著重要意義。

　　重型燃氣輪機關鍵技術方面，任務提出，突破重型燃氣輪機自主設計、控制系統(tǒng)等關鍵瓶頸技術，研制具有完全自主知識產(chǎn)權的300兆瓦等級的F級燃氣輪機;開展50兆瓦至70兆瓦等級原型機自主開發(fā)、制造和試驗等關鍵技術研發(fā);突破重型燃氣輪機透平葉片毛坯的自主設計、鑄造及檢測技術，開展引進型F級、H/J級重型燃氣輪機熱端部件、控制系統(tǒng)、運維檢修服務自主化創(chuàng)新示范及工程驗證，實現(xiàn)引進型重型燃氣輪機制造本地化，熱端部件和總裝國產(chǎn)化，推動G/H級先進高效燃機自主研制，形成基本完整的自主知識產(chǎn)權重型燃機設計體系以及相應規(guī)范、軟件和數(shù)據(jù)庫。

　　在重型燃機方面，我國在較長時期內(nèi)采取了引進機型消化吸收的研發(fā)模式，截至“十三五”末期已基本掌握了全部冷端部件的設計制造能力。“十三五”期間，我國強化了重型燃機的研發(fā)力度，開展了多個機型的燃機國產(chǎn)化示范，在一定程度上推進了熱端部件加工制造能力的提升。自主化研發(fā)攻關方面，“十三五”期間，F(xiàn)級和H級燃機的研制得到了較快推進，目前正在實施示范工程的前期工作;另外，東汽G50燃機采用完全自主化設計、制造和調(diào)試運維技術，已實現(xiàn)滿負荷運行。

　　“十四五”期間，我國將繼續(xù)采用雙輪驅動模式，一方面繼續(xù)加強先進引進型重型燃機的消化吸收，推動更大范圍熱部件的國產(chǎn)化制造能力，另一方面大力支持完全自主化機型的研發(fā)，完善基礎體系，不斷提升能效環(huán)保性能。

　　推動燃機裝備技術發(fā)展關鍵措施

　　為推動“十四五”能源領域科技創(chuàng)新，《規(guī)劃》提出了8項保障措施，對于推動燃機裝備技術發(fā)展具有重要意義。由于燃機裝備技術研發(fā)難度高、技術風險大、經(jīng)費需求多、持續(xù)周期長，以能源工程示范應用帶動裝備研發(fā)是十分有效的途徑。因此，“推動能源科技成果示范應用”措施的相關內(nèi)容具有現(xiàn)實意義。

　　該項措施提及“完善能源技術裝備首臺(套)政策，進一步細化落實容錯機制等支持措施”，預計容錯機制能夠更清晰地界定“盡職免責”的原則，在一定程度上減少投資方在投資決策風險、技術決策風險等方面的顧慮，更加積極地應用國產(chǎn)化燃機裝備。

　　該項措施提及“鼓勵地方制定細化首臺(套)重大技術裝備支持政策，經(jīng)國家認定的首臺(套)重大技術裝備示范項目，根據(jù)實際需要適當給予優(yōu)惠和支持”，有利于幫助相應項目改善經(jīng)濟性，通過優(yōu)先調(diào)度、氣價優(yōu)惠等方式對沖國產(chǎn)化燃機在投資、效率等方面可能存在的劣勢。

　　該項措施提及“鼓勵用戶企業(yè)建立健全首臺(套)評價標準，在確保安全的前提下推進能源首臺(套)技術裝備示范應用。研究建立能源產(chǎn)業(yè)技術裝備推廣指導目錄，向市場推廣經(jīng)過示范驗證的先進能源技術裝備”，將有效推動國產(chǎn)化先進裝備的應用，更好地分攤研發(fā)成本，提升研發(fā)企業(yè)對于市場的預期和信心，并激勵研發(fā)企業(yè)在先期研發(fā)、長周期研發(fā)中投入更多的資源。“十四五”能源國際合作的宏偉藍圖已經(jīng)擘畫，高質量發(fā)展的沖鋒號已經(jīng)吹響。面對新形勢、新挑戰(zhàn)、新使命、新征程，《規(guī)劃》為“十四五”能源國際合作指明了方向。只要我們堅持以《規(guī)劃》為引領，心往一處想，勁往一處使，能源國際合作必將行穩(wěn)致遠，也必將為構建人類命運共同體作出新的更大貢獻!