中国航发燃机公司：加速驱动燃气轮机产业化
导语
燃气轮机集新科技、新材料、新工艺于一身，需要满足高温、高压、高转速、长寿命等条件，仅有少数几个工业强国具备独立自主的研制能力，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。
在绿色低碳发展趋势下，燃气轮机可用于分布式能源、调峰电站、管输增压、海上平台等领域，对于保障国家能源安全、推进“双碳”目标实现具有重要意义。2016年中国航发成立后，利用航空发动机技术和产业优势，积极开展燃气轮机自主研制。2019年，中国航发整合内部燃气轮机产业资源，成立中国航发燃机公司（简称“燃机公司”），进一步加快燃气轮机自主研制的脚步。
经过5年的探索和实践，燃机公司已成为国内领先的燃气轮机研发制造商，截至2024年5月底，燃机公司“三轻一重”系列燃气轮机累计示范运行时长已超过47000小时，标志着我国自主创新的燃气轮机正不断走向成熟。
坚定信念 攻克技术难题
燃气轮机自上世纪30年代发明以来，仅有美国、德国、日本等少数工业强国具备自主研制能力，其难度可想而知。
2019年燃机公司成立之时，面对燃气轮机自主创新这一艰巨的历史性任务，立下了这样一份初心——保障国家能源安全为己任，通过建立燃气轮机科技创新体系，实现国产燃气轮机自主研发和生产制造。
中国航发燃机公司总经理杨继业表示，在初心的指引之下，燃机公司明确了“成为世界一流的燃气轮机综合能源解决方案提供商”的企业愿景和“聚焦燃机应用领域，全价值链发展，打造产业平台”的战略定位，将公司战略与核心业务逐层解码，为公司的发展提供了具体路线图。
正是因为有了这样的初心和战略规划，面对产品研发过程中的重重挑战，燃机公司展现出坚定的决心和强大的执行力，以创新思维和科学方法不断取得突破。
重型燃气轮机的透平叶片需要长时间在高温、高转速、高气动负荷环境下运行，尤其是高达1200℃至1500℃的工作温度，对其制作材料与工艺要求极高，因此研制难度很大。
在“太行110”重型燃气轮机研制过程中，研发团队首先需要找到一种耐高温的模具材料，他们决定从陶瓷型芯着手。
“重型燃气轮机叶片的陶瓷型芯是非常复杂的矩阵式交错网格状结构，其强度等指标控制不好的话，在高温钢水的冲击下会瞬间断裂，叶片内腔形状无法形成，还容易形成夹杂缺陷。”燃机公司总冶金师丛健说。
为了研制陶瓷型芯材料，研发团队经过多方探寻，了解到一种多孔添加剂的配方材料，通过特殊工艺，从一种胶当中将该材料提取出来，再通过球磨细化处理，形成后期配方当中非常重要的添加剂材料，又反复尝试10多种配比方案，最终确定了最优的配方材料比例。
透平叶片生产出来后，研发团队开始寻找降温的办法。首先通过在叶身设计异形气膜孔结构来提升冷却效率，接着又探索出在叶片内部设计密布的“迷宫式”结构，让冷却气体进入叶片内腔并迂回而行，进一步加强冷却效果。
燃机公司类似的创新案例还有很多。在研发过程中，燃机公司深入挖掘国内外先进技术，通过自主创新，逐步攻克了燃气轮机设计中的双燃料在线切换、低排放等关键难题。同时，燃机公司不断加强对燃气轮机材料、结构、燃烧等核心技术的研发，持续优化设计方案，提升产品的性能和可靠性。
创新过程中，科技人才的作用尤为关键。燃机公司成立以来，系统构建了以事业激励、精神激励、物质激励为核心的激励体系，实现了对科技创新人才多层次、多维度的激励。
杨继业告诉《国资报告》记者，事业激励方面，燃机公司建立了设计、工艺、冶金、质量四个一级专业、35个二级专业的专家体系，2023年通过开展职务职级晋升方式，21人次获得职级晋升，同时，通过提供参与燃机轮机重点科研项目和创新平台的宝贵机会，进一步提高科研创新人才的积极性。
此外，燃机公司采取多种方式激发科技创新人才的荣誉感、价值感和奋斗热情，2023年，在燃机公司的表彰奖励中，科技创新人才获奖占比高达70%。燃机公司还积极推荐科技创新人才参与内外部的人才计划：其中1人成为享受国务院政府特殊津贴专家、1人入选国家级人才计划，10余人获得中国航发集团级人才表彰奖励。
物质激励方面，燃机公司采用了短中长期相结合的激励方式：通过市场化的薪酬水平、绩效分配奖励等短期方式满足科技创新人才的基本需求；通过总经理特别奖、专利奖励、科技成果转化奖励等中期方式确保科技创新人才的额外贡献得到合理回报。2023年，燃机公司累计开展科技创新激励四项，覆盖科技人才126人次。
发挥新型举国体制优势
在研发过程中，燃机公司充分发挥新型举国体制优势，借助外部优势资源，在政、产、学、研、用等各方面打造创新生态系统。
组建辽宁省燃气轮机创新联盟，是燃机公司发挥新型举国体制优势的典型举措。联盟成立以来，燃机公司作为联盟的牵头单位，不断遴选燃气轮机产业领域优势突出的高校、科研院所、骨干企业等产业链上下游单位加入联盟，先后开展3次成员优质扩容工作，成员总数已从最初的16家增容至36家。
“联盟围绕自主燃机产业发展和关键共性技术，以技术攻关、试验示范为首要任务，全面推动燃气轮机技术的创新发展与成果转化。”杨继业说。
依托创新联盟，燃机公司锚定海上平台、气电、炼化、管输、新能源、煤化工、生物质燃料、油服移动电源压裂等重点应用场景，开展广泛调研和方案研究，与能源、化工、电力、大学等科研单位，中国海油、中国石油等石化龙头企业深入合作，达成战略协议3项，推进落实合作20余项，全面推动燃气轮机技术的创新发展与成果转化。
2021年11月15日，“太行110”重型燃气轮机完成厂内空载试车并发往中海油深圳电厂
2022年5月，“太行110”在中国海油深圳电厂完成安装调试及首次并网。经过一年多的示范运行，2023年6月4日，“太行110”解决了燃烧切换、TCS同期并网、负荷加载、机炉协调等问题，在深圳通过产品验证鉴定，标志着我国重型燃气轮机走完自主研制全过程，填补了国内该功率等级产品空白，也为下一步走向商业成功奠定了坚实基础。
为解决海上平台关键设备技术“卡脖子”难题，建立核心设备自主生产和维保能力，经中国海油与中国航发双方商议，在东方终端开展7兆瓦国产燃机的示范应用。
2017年03月12日，双方在东方终端召开“太行7”燃气轮机海上平台发电示范项目启动会，项目进入正式实施阶段。2021年12月17日，通过国家能源局组织的阶段评审验收。截至2024年5月19日，示范机组已累计示范运行13500小时。
2019年，燃机公司与河南利源合作，建立“太行25”燃机试验示范电站，示范工程的运营得到了河南利源的高度认可。河南利源相关负责人表示，燃机公司担当了国家的战略使命，依靠自己的技术力量和奉献精神，能够及时提供各种周到的技术服务和零配件支持。
“太行25机组已实现商业运行15000小时，属于该类型燃机全自主知识产权的重大突破，赢得了我们的信赖，同时在此基础上分别进行了柴油、天然气、富氢气等不同燃料燃烧系列的成功验证，解决了‘卡脖子’问题。”该负责人说。
市场化初见成效
2019年成立以来，燃机公司通过统筹资源配置、加大研发投入、加快条件建设，多型燃气轮机研制取得重大突破。目前，燃机公司已形成以“三轻一重”为代表的一批满足客户需求、安全可靠的燃气轮机产品，并持续推动产品的迭代与发展，不断提升产品的性能。
所谓“三轻”，指的是“太行7”“太行15”“太行25”三型轻型燃气轮机。“太行7”已突破海上平台燃机双燃料设计技术难题，成为我国首台具有完全自主知识产权、正式在海上油气平台上投用的燃气轮机。“太行15”具有热效率高、结构紧凑等特点。
“太行25”具有适用范围广、可靠性强等特点。“一重”指的是“太行110”重型燃气轮机。“太行110”是国内首款具有完全自主知识产权的110MW级重型燃气轮机，具有启动迅速、联合循环效率高、维护简便等特点，成功填补了国内该功率等级的产品空白。
目前，“三轻一重”燃气轮机已全部纳入国家能源局首批示范名单，装备能源、石化、电力等多个行业，在管输增压、机械驱动、应急保障等领域应用场景丰富，累计运行时长超过47000小时。杨继业表示，这标志着我国燃气轮机自主创新正不断取得成熟，也充分彰显了航发燃机作为我国燃气轮机产业发展的国家队和主力军的作用。
燃机公司的产品已初步得到了市场的认可。2023年8月17日，2023（中国）亚欧商品贸易博览会在新疆乌鲁木齐开幕。“太行110”“太行25”“太行7”等燃气轮机产品纷纷亮相，并举行产品推介会，签署多份合作协议。
2023年11月26日，燃机公司系列产品推介会在海口召开，与多家用户签署合作协议，包括与中国海油能源发展装备公司就成撬制造达成战略合作关系，与中国海油湛江分公司涠洲终端达成项目合作，与东北院国际工程公司达成意向采购协议，与中天钢铁集团合作开展第三代工业轴流压缩机工程应用示范项目。
当前，面对世界百年未有之大变局，自主知识产权燃气轮机的市场化和产业化发展仍任重道远。
核心技术是买不来的。面对挑战，杨继业表示，燃机公司将继续抓住国产燃机自主研发创新这一“牛鼻子”，加快实现国产化燃机自主保障，解决关键技术“卡脖子”问题，推进国产化燃机产品替代。同时，继续推进和深化落实央企集团的战略合作关系，通过深入合作和创新多元化商业模式，实现“国货国用”，构建国产燃机产业发展事业共同体。
“我们还将对标世界一流企业，抓住‘一带一路’发展契机，大力开发海外能源市场，为国产燃机发展争取更大发展空间。”杨继业说。
来源：国资报告，记者原诗萌
