2月28日的工信微报公众号,报道了这样一个新闻,我一看,嗯,工业明珠又少了一颗:
2月28日
我国自主研制的
300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机
在上海临港总装下线
实现了工程研制的重要里程碑目标
标志着我国大功率重型燃气轮机
首次走完基于正向设计的制造全过程
全面进入整机试验与验证的最终阶段!
那么重型燃气轮机的用途主要是什么呢?
该文章继续说:重型燃气轮机是能源领域的核心设备,可在高温、高应力、高腐蚀环境下长时间运行。
因此设计、制造、材料、测试等技术挑战极高,整机技术集成和系统性能匹配难度极大,体现了一个国家的工业水平,被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”,其广泛应用于地面发电和电网调峰,具备重要的战略地位。
嗯这里说了主要是发电用的,而且重型燃气轮机发电的燃料是以天然气为主的清洁能源,因此我国的发电厂用重型燃气轮机发电,可以减少煤炭火力发电的比例,这也是我国实现碳达峰和碳中和目标的重要步骤。
我国现在才人均1.3万美元不到,要达到发达国家现在人均四万美元的平均值,经济总量需要是现在的三倍还多,如果我们不能不断的提高能源利用效率,以及降低碳排放强度,那么理论上我国的能源消耗和碳排放就会是现在的三倍,想一下,我国去年生产了47.1亿吨煤,增长了3.4%,如果变成三倍,那每年要生产一百四十多亿吨煤了,这个消耗就太大了。
因此除了太阳能,风能,水电等,加大天然气这样的能源利用也是势在必行。
像3月5日的政府工作报告中,还历史首次提到了氢能发展。
《政府工作报告》在“积极培育新兴产业和未来产业”部分提到:巩固扩大智能网联新能源汽车等产业领先优势,加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展。
我国电动汽车产业现在发展的非常迅猛,那么氢能源汽车是不是一定就没有前途了?这个真不一定,由于我国未来经济发展会导致能源需求持续上升,同时碳中和又是我国长期目标,因此氢能一定会在未来在我国有不断的发展,而氢能源汽车就是其应用之一,即使在电动汽车如日中天的今天,国内车企也并没有中断开发氢能汽车。
像国内的巨头公司中石化,作为央企就把氢能发展作为公司战略,现在已经成为全球建设和运营加氢站最多的企业(没错,全球运营加氢站最多的并不是日本企业,是不是有些意外)。
中国石化目前加氢能力已经达到2万吨/年,氢气加注量连续三年增长率超过100%,根据北理工新能源汽车国家大数据联盟发布数据,中国石化加氢量市场份额约为40%,已经成为全国氢气零售销售量最大的企业。
氢能汽车现在在国内主要集中在公交,大巴,重卡,环卫等领域,因此作为开乘用车的消费者,我们日常生活并没有什么感知。
像3月4日《消费日报》的报道:
“早上8时,在德胜门公交场站,每隔3分钟就有一趟919快公交车发往延庆。与其他线路的车型相比,919快更“高大”,浅绿色车身绘有白色祥云图案,上面写着“FCEV”,也就是燃料电池汽车。这就是曾经服务北京冬奥会(2022年)的氢能源大巴车,也是北京市首批常态化运营的氢能公交车。
开了13年919快的驾驶员李彦斌表示,“这条线路是跑长途,这车比之前的燃油车操作体验好,没有噪音,起步平稳顺畅,尤其是爬坡的时候,动力十足,以前在出京途径八达岭高速三铺梁那段陡坡,燃油车40多迈就走不动了,这个车可以轻松拿捏,是我开过最棒的车了。”
老实说,我国未来能源使用一定是多样化的,就拿车辆来说,虽然电动汽车在日益占据主流位置,但不可能全部电动化,一定是燃油,氢能,天然气,电动汽车多种技术并进,这其实是有利于我国的战略安全的。
想一下如果车辆全部电动化,特殊情况下电力系统全部瘫痪了怎么办?
我在乌鲁木齐就发现当地的出租车大量是烧天然气的,价格也很便宜,司机反馈比烧油还要便宜,我想假设某一天遭到敌人攻击电力系统瘫痪,那么交通系统还可以依靠燃油,天然气,氢能汽车继续运行。
我们回到这次研发成功的F级300MW重型燃气轮机,什么是F级呢?工信微报提到按照燃气工作温度,重型燃气轮机可以分为
E级(燃气工作温度约1200℃)
F级(燃气工作温度约1400℃)
G/H级(燃气工作温度约1500℃)
J级(燃气工作温度约1600℃)
其中F级是目前在役的主流机型。
不过我查询了业界人士的说法,其实重型燃气轮机分级并没有统一的国际标准,工信微报用的这个标准是日本三菱的分类,
除了燃气温度,还有按照出力功率分级,H级功率就比F级大。
值得注意的是,这里还提到了该重型燃气轮机的零部件高达5万余个,分布在5大系统。同时还提到国家电投集团是项目实施主体单位,
联合哈电集团、东方电气集团和上海电气集团组建的联合重燃公司负责具体实施,首台样机由上海电气集团总装制造,
集聚北京、辽宁、上海、江苏等19个省市200余家企业、科研院所、高校等参与研制。
在以前,国内有人论证某项复杂高科技装备中国做不出来的时候,
总会提到两个原因,
其一是强调这个装备零部件数量很多,比如光刻机有10万个零部件之类,其二是强调这个装备是多国多企业协同,非一国之力完成。
但是我觉得以这两点来论证,逻辑并不严密,
我国研制成功的零部件数量众多的大型设备多了去了,
C919大飞机就有上百万个零部件,不也研制成功了。
当然这里既然提到了C919,我就再多啰嗦一句,我查询了下资料,
C919的交付速度比当初ARJ21要快不少。3月2日C919又交付了一架后,不知不觉已经累计交付五架了,天上的国产大飞机数量在越来越多。
在以前觉得天上能有一架飞都很难,现在感觉技术一旦突破之后,数量不断增加是很容易的事情。
跟ARJ21相比,C919的交付速度要快得多。C919首架交付是2022年12月9日,到今天(2024年3月2日)差不多15个月完成交付五架。而ARJ21首架交付是2015年11月29日,到2018年4月29日完成五架交付用了差不多29个月的时间。
前不久在2024年1月1日开启了首次商业航行的国产大型邮轮爱达.魔都号,其零部件就高达2500万个,这个大型邮轮也是工业明珠,零部件数量之多我想已经难再有其他系统能赶上了。
这样的例子我还能举出很多,比如我国的航天领域,就是长期被欧美日技术封锁的,例如2016年11月4日的《环球时报》就报道了前一天(11月3日)首次发射成功的新火箭长征五号的情况,报道说
“《环球时报》记者了解,以往长征火箭使用零部件最多几万个,而长征五号使用零部件达十几万个。它的设计量是以往火箭的3.5倍以上。
为此,长征五号在型号研制中全面推进先进的数字化设计手段,引进三维数字化设计工具,构建了我国运载火箭研制历史上第一个全三维数字火箭,细到每一个螺钉的大小和位置都能一目了然,开创了火箭型号数字化研制的先河。
正是凭借这些新技术,长征五号虽然采用全新技术,研制复杂程度超过以往任何一个型号的长征系列火箭,但它的设计可靠性却是最高的。
长征五号的核心控制仪器普遍采用了三取二的冗余技术,通俗地讲就是有三个同样的仪器互为备份。据介绍,中国现役火箭设计可靠性最高的是0.97,而长征五号设计可靠性达到了0.98。”
实际上,长征五号的零部件中,就有近1600个是来自同一家公司:杭州航天电子技术有限公司。
2020年1月浙江新闻客户端的报道就说:
“我们公司(杭州航天电子)这次为长五遥三火箭提供了大量的电连接器产品,总共是10个系列、150多种规格、将近1600个产品。”(副总经理)张利彬的这几句话,让记者暗暗吃了一惊,因为根据人民日报报道,长五遥三火箭一共有10多万个零部件,这一个公司就生产了近1600个。
张利彬介绍说,这近1600个产品主要分成两大门类:一种是分离脱落机构,一种是通用连接器。“分离脱落主要起火箭与地面之间电气信号的脱落,还有火箭各级之间连接分离的功能;通用连接器,则主要是在火箭内部传输各种信号。”
所以说,把一个大型系统里面的连接器,电子元件,机械零部件之类的算起来,数量很容易就上去了。
其二是多企业协同在我国是可以实现的,毕竟我国是全产业链国家,
又有全球规模最大的制造业,总体规模已经在逐渐接近G7之和了,此次重型燃气轮机就是来自全国19个省市的200多家企业,科研机构和高校。
那么这跟来自19个国家的200多家企业又有什么太大的区别呢?
此次重型燃气轮机的研制成功,又一次的说明零部件多不多,协同企业多不多,对于中国其实都不是瓶颈项目。
工信微报的文章还提到了本次F级300MW重型燃气轮机的研制成功,是中国首次走完基于正向设计的制造全过程。
嗯我记得以前也有个新闻,说是我国自主研制的重型燃气轮机成功了,这又是怎么回事呢?我查了下,是2022年10月9日我国的110MW AGT-110重型燃气轮机在中海油深圳电力完成了72小时试运行。
该重型燃气轮机是中国航发燃机自主研制,是拥有自主知识产权的。
但AGT-110是有技术原型的,国家科技部863计划重大专项之一——R0110重型燃气轮机设计与研制项目于2002年10月正式立项,中航工业沈阳黎明公司是主体承担单位,并负责制造工作,国内多家企业和科研机构参与。
由于中国当时在重型燃气轮机技术方面缺乏经验,基础也比较薄弱,因此采取的是引进技术+自主创新的方式,从乌克兰曙光机械设计国防联合体引进苏联时期就开始研发的UGT-110000燃气轮机技术,以此作为国产重型燃气轮机的技术基础。这个UGT-110000也是苏联时期研制的最大燃气轮机。
经过10年的努力,终于在2012年12月15日,作为中国具有自主知识产权的第一台重型燃气轮机,R0110重型燃气轮机在中海油深圳电力有限公司现场完成72小时带负荷试验运行考核。之后在2014年4月通过了验收,但仍长期处于调试和测试状态,商用总体进展较为缓慢。
根据2019年4月《航空动力》期刊第2期文章《中国航发燃气轮机发展现状》,作者是周建华是中国航发动力所副总师,研究员,文中提到
“R0110燃气轮机是国家高技术研究发展计划(863计划)“十五”重大专项发展项目,是我国第一台自主研发、拥有自主知识产权的E+级重型燃气轮机,主要用于单独或联合循环的基本负荷供电或尖峰负荷调峰使用,已通过了科技部组织的项目验收。R0110重型燃气轮机及其机组在中海油深圳电力有限公司满负荷累计运行1600物理小时,等效运行时间达到6000小时。”
因此根据上面的描述,R0110最终只是完成了1600个物理小时的满负荷累计运行。
2016年中国航发集团成立,黎明公司也变成了中国航发沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司。中国航发燃机在2018年启动AGT-110重型燃气轮机项目研制,该项目就是基于R0110重型燃气轮机改进研制,
2020年12月,首台AGT-110重型燃气轮机在沈阳总装下线。
2022年10月9日 110MW AGT-110重型燃气轮机在中海油深圳电力完成了72小时满负荷试运行。并在2023年6月通过产品验证鉴定。
可以说,AGT-110重型燃气轮机这个项目虽然说是2018年启动研制,但实际上是走过了二十年以上的时间,可见过程之艰辛曲折。
当然,只要一说AGT-110重型燃气轮机,那就得提俄罗斯了,我国引进乌克兰技术的UGT-11000重型燃气轮机,实际上九十年代是俄罗斯和乌克兰一起搞的,这也延续了苏联时期的合作关系。
俄罗斯将其称为GTD-110,1991-1997年首台样机是在乌克兰的曙光机械制造联合体开发和制造,但后来进行了协调分工,
1997-2000年,俄罗斯土星科学生产联合体和乌克兰曙光一起制造了2号样机。
之后俄罗斯陆续制造了几台GTD-110并在发电厂安装,但频繁发生故障,不受欢迎,后来又开始研制改进型GTD-110M,并在2023年初制造了俄罗斯第一台大功率燃气轮机GTD-110M,并交付给俄罗斯国内的热电厂进行调试和试运行,目前还未正式商用。
显然俄罗斯的技术进步在这几十年总体进展缓慢。
虽然本文的名字叫做“工业明珠又少了一颗”,但实际上我国的重型燃气轮机之路并没有走完,本次负责F级300MW重型燃气轮机项目具体实施的中国联合重型燃气轮机技术有限公司(中国重燃),还在实施更先进的燃气轮机研发。
大约六年多之前的2017年12月,国家“两机”专项重型燃气轮机工程行政副总指挥、中国重燃总经理仇明在接受上观新闻采访时称,
中国重燃将通过重型燃气轮机国家科技重大专项的实施,突破重型燃气轮机设计技术、高温部件制造技术和运行维护技术,解决燃气发电项目设备瓶颈,在国内基本形成完整的重型燃气轮机产业体系。
“我们计划用6年时间走完发达国家20年走过的研发历程,到2023年完成300MW级F级重型燃气轮机产品研制和定型;
到2030年,完成400MW级G/H级产品研制,并进入世界燃气轮机先进国家行列。”仇明说。
现在300MW燃机2024年2月总装下线,比2023年完成研制和定型的时间还是延后了一些,而要完成400MW G/H级产品研制要到2030年了,而国外现在美国,德国,日本都能研制和制造H级重燃了。
从E+级的AGT-110,到现在F级的300MW,到2030年的400MW G/H重型燃气轮机。
看来,还有更大更亮的工业明珠在等着中国工业人去摘取。
很多人对300MW的功率没有啥概念。。。我简单举个例子!美国著名的M1A2系列坦克,也是用燃气轮机作为动力,功率只有1.5MW不到。。。辽宁号航空母舰,全舰总功率也就260MW,美国最新的福特号两座核反应堆的总功率也不过400MW。我们小汽车上用的2.0T发动机,功率普遍只有0.2MW,你没看错,是0.2。这台燃气轮机总功率,相当于1500-2000台小汽车的动力,相当于200台坦克的动力。[并不简单]
中国加油!!
作者绝对是精日分子,氢能汽车专利都被小日本所有,最难制氢要我们啃,这是想为小日本送钱吗?