燃气轮机技术及国产化进展如何？

两机专项助力，自研燃机获持续突破。

1.国内外燃气轮机技术仍有差距，其中重型燃气轮机主要依赖进口

全球燃气轮机领域的格局相对稳固，三大巨头公司共同占据了超过七成的市场份额。 目前，国际燃气轮机行业已经形成了由少数巨头高度垄断的技术与市场格局。根据 Gas turbine world网站的最新统计数据，在2023年按OEM划分的燃气轮机市场份额 中，三菱动力以35.6%的份额雄踞榜首，紧随其后的是西门子能源和通用电气，分别 占据了24.5%和16.2%的市场份额。

随着以“碳达峰”“碳中和”为目标的能源转型持续推进，全球四大动力设备制造 厂商先后推出H/J级燃气轮机。相比于其他机型，H/J级燃气轮机是一种高效、可靠 且操作灵活的解决方案，能够提高发电效率，更具经济性。H /J级燃气轮机研发制造 的核心技术和市场份额目前主要由通用公司（GE Vernova）、西门子公司（siemens energy）、三菱公司（Mitsubishi Power）以及安萨尔多公司（Ansaldo）分割，目 前H /J级燃气轮机已能实现高达64%的联合循环净效率。

当前我国H/J级燃气轮机主要机型仍以进口为主。根据《Gas Turbines Past, Present & Future》(S. C. (John) Gülen，2021年)， G/H级燃气轮机的透平入口燃气温度在 F级燃气轮机的基础上提高了100℃，而J/HA/HL级燃气轮机入口燃气温度，则在G/H 级燃气轮机的基础上进一步增长了100℃，并且需要在减少氮氧化物等污染气体排放 的同时提高效率，这对冶金技术、热障涂层技术及冷却技术等提出更高的要求。例 如，根据《H 级燃气轮机的发展现状及技术特点分析》（蚁建荣等，2022年）的研 究，为了提高叶片的机械强度和耐腐蚀能力，通用公司9HA.2燃气轮机中的压气机第 1级动叶采用了钛合金叶片，9HA.01压气机的第1级动叶为GTD450材料；为了使叶 片的抗裂性得到提高，实现在最极端条件下涂层的坚固性，西门子的SGT5－9000HL 机型，对热障涂层进行了改进；为了使叶片气动损失和冷却效率得到优化，安萨尔 多公司的H级GT36燃气轮机对喷嘴叶片和动叶叶片都采用了气膜冷却技术，还加入 了表面光滑的热障涂层。

天然气发电需求是影响燃气轮机规模化民用的原因之一。鉴于工业发电是燃气轮机 的主要应用方向，较低的燃气发电需求占比影响对燃气轮机的需求。根据Wind数据 显示，2004年前，我国天然气供应长期低位徘徊，相较于美国和俄罗斯，其供应量 仅为两国的二十分之一。由于天然气供应的严重不足，我国燃气发电的潜力被极大 地限制，导致同期燃气发电量仅为美俄的百分之一，进而减少了前期国内对燃气轮 机的需求。

在国产化程度提高、天然气供应增阿基、相关技术突破等驱动下，我国燃气轮机供 应链未来发展空间大。我国燃气轮机供应链有望受益于天然气供应量上升所带来的 燃气发电需求增长。据中国石油报公众号2024年7月推送，我国天然气产量已连续4 年超过2000亿立方米，连续7年保持百亿立方米级别的增产态势，并预计到2025年 将迎来天然气大发展时代，成为继美国、俄罗斯、伊朗之后，跻身年产量2500亿立 方米级的天然气大国。天然气供应量的增长将从需求端推动我国燃气轮机产业链发 展。同时，我国燃气轮机的国产化趋势将从供给端支撑燃气发电需求的增长。

2.国产化持续突破：前期设立两机重大专项，技术与工艺逐步突破

燃气轮机作为“动力心脏”事关能源安全，政策支持力度持续加大。为了增强我国 在航空发动机和燃气轮机领域的自主创新能力，党中央、国务院于2012年设立了“航 空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项（简称“两机专项”），并成立了专家委员 会进行深入论证，为我国燃气轮机的发展奠定了基础。2014年7月，“两机专项”的 实施方案正式提交至国务院，这一专项的核心目标是通过自主研发重点型号，构建 起我国“两机”动力行业的自主创新能力体系，致力于将我国的航空发动机和燃气 轮机产业塑造为具有国际竞争力的战略性高技术产业，从而满足我国航空、能源和 电力工业对高性能动力装备的迫切需求。随着“两机专项”的深入实施，在2015年， 燃气轮机的发展被纳入了《中国制造2025》的国家战略规划之中。

系列利好政策助推我国燃气轮机行业的发展。根据《重型燃气轮机产业链创新链竞 争力分析》（胡文龙，2021年），2014年，中国联合重型燃气轮机技术有限公司（简 称“中国重燃”）在上海揭牌，作为国家级重型燃气轮机专项的科研先锋，该公司肩 负起研制重型燃气轮机和工程验证机等重任；2017年，为加速燃气轮机产业的创新 步伐与核心技术的国产化进程，依托哈尔滨电气、东方电气、上海电气、中国航发、 中国船舶重工集团等十大领军企业，启动了首批燃气轮机创新发展示范项目；2018 年，教育部正式批准清华大学携手中国重燃，共建“燃气轮机省部共建协同创新中 心”，该中心紧密围绕国家“两机专项”中的燃气轮机研发需求，深耕科技攻关与应 用基础研究；2020年“中国燃气轮机产业创新联盟”正式成立，以中国重燃为理事 长单位，汇聚了全国范围内66家顶尖高校、科研机构、创新中心、动力集团、制造 企业及行业用户等核心成员。

我国燃气轮机行业的发展离不开零部件制造领域的突破。根据中国东方电气集团有 限公司官网、新华网、“工信微报”微信公众号等介绍，自2016年建立起国内首批 压气机、燃烧器及透平部件级试验平台以来，我国燃气轮机技术持续突破。2018年， 自主研发的压气机与燃烧器问世，同时建成目前国内最大功率的燃气轮机整机试验 台；2019年，实现了所有高温部件的完全自主制造，整机点火试验一次成功；2020 年，F级50兆瓦重型燃气轮机首次运行至满负荷状态；2022年，实现F级50兆瓦重型 燃气轮机满负荷连续运行24+72小时，在华电清远再次一次点火成功；2023年3月， 东方电气集团成功推出了我国首台全国产化的F级50兆瓦重型燃气轮机商业示范机 组；同年6月，中国航发“太行110”重型燃气轮机顺利通过产品验证鉴定，标志着 我国在该领域已全面完成自主研制流程，填补了国内该功率等级产品的空白；2024 年2月，国内首台300兆瓦F级重型燃气轮机样机在上海临港顺利完成总装下线，这是 我国在大功率重型燃气轮机自主设计制造领域的首次突破。

目前，国内燃气轮机产业链正逐步完善。据Gas Turbine Focus发布的《燃气轮机产 业发展白皮书（2023）》显示，国内燃气轮机零部件企业逐年增加，地位逐步提升； 整机企业如中国重燃、东方电气等在重型燃气轮机国产化方面不断取得进展；无锡 明阳氢燃公司在氢燃料燃气轮机领域取得较大突破。据东方电气2023年年报显示， 公司燃机业务收入由2022年18.31亿元增长至2023年的37.89亿元，同比增长率达 106.94%，增长速度较快。 材料技术的双重突破将有望推动我国燃气轮机的国产化趋势。长期以来，受制于燃 气轮机技术的高门槛与复杂性，我国本土制造的燃气轮机在国际市场占有率则相对 较低。据Wind数据统计，2017年至2024年5月之间，进口燃气轮机金额在总进出口 交易额中的比例始终保持在30%以上的高位；从进出口结构来看，我国在P≤5000kw 的轻型燃气轮机出口领域展现出一定竞争力，但面对P>5000kw的重型燃气轮机市场， 则大多依赖于进口。重型燃气轮机因其复杂的工艺技术和高附加值特性，导致了我 国在燃气轮机整体贸易中处于逆差状况。随着国内燃气轮机在性能与质量上的不断 提升，有望减少对进口产品的依赖，推动燃气轮机行业的国产化进程，并在全球市 场中逐步增强竞争力。

尖端零部件技术的重大突破，有望驱动我国燃气轮机实现出海。目前，我国燃气轮 机产品开始积极寻求海外市场拓展。根据央视新闻客户端报道，2021年6月，中国船 舶集团703所自主研发的CGT25-D型燃气轮机，在俄罗斯诺瓦泰克天然气增压站项 目中成功完成了七十二小时的考核试验，并顺利通过交付验收，标志着我国燃气轮 机产品首次迈入国际市场，实现了出口零的突破。2023年，据High North News报道， 俄罗斯最大的独立天然气生产商诺瓦泰克公司计划与中国哈尔滨汽轮机厂有限责任 公司签订采购合同，向其采购20台燃气轮机。