先問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題：中國(guó)人想要過(guò)上歐美那樣的壕氣生活需要什么？第一個(gè)蹦出來(lái)的答案肯定是“錢(qián)”，但這等于什么都沒(méi)說(shuō)，因?yàn)槿绻n票可以解決一切問(wèn)題，我們只需要開(kāi)動(dòng)印鈔機(jī)就可以了。想過(guò)上歐美生活，我們所需要的最本質(zhì)的東西，其實(shí)是Energy（可以理解為能量，也可以理解為能源）——設(shè)想一下，如果人人都有汽車(chē)、空調(diào)、暖氣、烤箱、大冰箱、微波爐、洗衣機(jī)……那么生活品質(zhì)大概率是差不到哪里去的。看一看中國(guó)和美國(guó)的人均能源消耗就知道了——2014年，美國(guó)人平均消耗6960kg的油當(dāng)量（你可以理解為消耗了近7噸汽油），而中國(guó)只有2224.35kg——連日韓的人均能源消耗都比我們高。高能耗說(shuō)明啥？說(shuō)明人家享受的東西多唄，說(shuō)明人家空調(diào)24小時(shí)不關(guān)唄。其實(shí)不僅是這些家用電器，糧食和肉蛋奶的背后其實(shí)也是能源在支撐——美國(guó)大農(nóng)場(chǎng)的背后是重型拖拉機(jī)、重型收割機(jī)、重載列車(chē)和卡車(chē)、農(nóng)藥飛機(jī)，而不是美國(guó)農(nóng)民面朝黃土背朝天的體力勞動(dòng)。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，工業(yè)產(chǎn)品倒是足夠多了，但能源，我們的確還有相當(dāng)大的差距——畢竟如果單純靠石油來(lái)讓中國(guó)十幾億人也過(guò)上“大牛排、大house、大皮卡”的生活，估計(jì)半個(gè)地球的石油都不太夠。但好在，我們已經(jīng)有了不一樣的發(fā)展方向。中國(guó)能源的未來(lái)發(fā)展藍(lán)圖實(shí)際上早就已經(jīng)確定好了——2021年3月15日的中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上，我們提出了構(gòu)建“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。而在這個(gè)“新型電力系統(tǒng)”之中，占據(jù)核心位置的就是燃?xì)廨啓C(jī)。根據(jù)新華社的描述：在“雙碳”目標(biāo)下，高效、靈活、低排放的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電將在支持新型電力系統(tǒng)建設(shè)中扮演重要角色，在構(gòu)建低碳產(chǎn)業(yè)鏈、滿足“雙碳”發(fā)展需求方面發(fā)揮重要作用。而更令人激動(dòng)的是，燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際上也是包括航空母艦、大型驅(qū)逐艦在內(nèi)很多國(guó)產(chǎn)大型水面艦艇的“心臟”。今天，我們就來(lái)好好聊聊“燃?xì)廨啓C(jī)”這個(gè)“大國(guó)重器”。燃?xì)廨啓C(jī)=燃?xì)?輪機(jī)這個(gè)等式看上去簡(jiǎn)單到有點(diǎn)像一句廢話，但從分類(lèi)上來(lái)說(shuō)，所謂“Turbine（輪機(jī)）”本質(zhì)就是利用工質(zhì)（比如高溫高壓空氣/蒸汽）來(lái)帶動(dòng)葉片運(yùn)動(dòng)做工的機(jī)器——不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f(shuō)，很多人裝在汽車(chē)空調(diào)出風(fēng)口的那種螺旋槳裝飾品也是“輪機(jī)”。而今天我們要說(shuō)的“燃?xì)廨啓C(jī)”只是輪機(jī)家族里的一個(gè)成員而已，這個(gè)家族里還有像諸如“蒸汽輪機(jī)”之類(lèi)的老大哥。從結(jié)構(gòu)上講，燃?xì)廨啓C(jī)的核心部件包括三部分：壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪（透平）。以重型燃?xì)廨啓C(jī)常用的軸流式構(gòu)型為例，進(jìn)氣道吸入新鮮空氣后，壓氣機(jī)里的十幾級(jí)葉片將會(huì)把空氣加壓成為高壓氣體。這些高壓空氣隨后就進(jìn)入了燃燒室，在這里，噴射出來(lái)的燃油和高壓空氣混合并被點(diǎn)燃，形成了高溫高壓氣體。然后，劇烈膨脹的高溫高壓氣體便射向了位于后端的渦輪，帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)最后輸出機(jī)械能——這些機(jī)械能一部分用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，一部分則對(duì)外輸出，可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，也可以帶動(dòng)艦船主軸和螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。另外我們需要知道的是燃?xì)廨啓C(jī)的等級(jí)：燃?xì)廨啓C(jī)靠透平來(lái)做功，而透平的動(dòng)力則來(lái)自于高溫高壓的空氣。燃燒室加工過(guò)的空氣溫度和壓力越大，傳導(dǎo)給透平的動(dòng)力就越強(qiáng)悍。早期燃?xì)廨啓C(jī)初溫只有700度，壓縮比也不超過(guò)10；但隨著技術(shù)發(fā)展，主流燃?xì)廨啓C(jī)（F級(jí)）的初溫已經(jīng)達(dá)到了1300度，壓縮比也到到了15～17；更先進(jìn)的H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的初溫現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了1500度，基本和戰(zhàn)斗機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)級(jí)別，壓縮比也接近30。燃?xì)廨啓C(jī)噴射出的高溫尾氣實(shí)際上也是“寶貝”——現(xiàn)在人們會(huì)利用這些600度左右的尾氣余熱來(lái)”燒開(kāi)水”產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)來(lái)發(fā)電，形成一個(gè)“燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電”，最終使得發(fā)電效率顯著提升（聯(lián)合循環(huán)效率可達(dá)60%）。而且，燃?xì)廨啓C(jī)還有一個(gè)其他引擎都沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)：它提升功率的速度極快，從冷啟動(dòng)點(diǎn)火到滿功率運(yùn)轉(zhuǎn)只要幾十分鐘就可以——不論是在軍事領(lǐng)域還是在電力調(diào)控，這個(gè)特性都太重要了。不過(guò)，這也很好理解。畢竟從工作原理上來(lái)說(shuō)，燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理和航空發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎是一模一樣的，甚至有直接把航發(fā)改成燃?xì)廨啓C(jī)的案例——它的響應(yīng)速度不能快嗎？也正因?yàn)槿绱?，世界上的航空發(fā)動(dòng)機(jī)大廠往往也是燃?xì)廨啓C(jī)大廠：美國(guó)的GE（通用電氣），英國(guó)的羅羅，中國(guó)的航發(fā)燃?xì)狻际侨細(xì)廨啓C(jī)和航發(fā)兩開(kāi)花的。當(dāng)然了，也有一些玩家雖然沒(méi)有什么太出名的航發(fā)產(chǎn)品，但憑借超級(jí)深厚的技術(shù)積累依舊可以在這個(gè)領(lǐng)域里叱咤風(fēng)云的，比如三菱、西門(mén)子、安薩爾多。從這些GE、羅羅、西門(mén)子這些玩家的地位，我們可以得到一個(gè)判斷：燃?xì)廨啓C(jī)絕對(duì)是高級(jí)工業(yè)品，甚至是老牌工業(yè)強(qiáng)國(guó)的專屬領(lǐng)域。“燃?xì)廨啓C(jī)”上價(jià)值最高的領(lǐng)域，都寫(xiě)在了合資協(xié)議上了——中國(guó)這些年來(lái)從GE、西門(mén)子、三菱獲得了多種型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)許可，從許可協(xié)議上，我們可以輕松看出燃?xì)廨啓C(jī)上哪些東西是困難而高價(jià)值的，哪些東西是簡(jiǎn)單且價(jià)值偏低的。根據(jù)許可協(xié)議，外商死抓不放的技術(shù)包括：高溫部件制造技術(shù)、系統(tǒng)控制軟硬件、設(shè)計(jì)技術(shù)、試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)等技術(shù)。這些技術(shù)為什么外商死活要抓住不放呢？因?yàn)榫褪沁@些技術(shù)構(gòu)成了外商的“技術(shù)壁壘”，這是人家吃飯的本事——自然是最高端的。我們來(lái)仔細(xì)分析一下這些技術(shù)吧。先是高溫部件制造技術(shù)，它考察的是工程設(shè)計(jì)能力和材料能力。突破高溫部件制造，意味著燃?xì)廨啓C(jī)可以有更高的初溫，進(jìn)而動(dòng)力也越強(qiáng)——這是燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。燃?xì)廨啓C(jī)的葉片和航空發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，都要在高溫高壓的環(huán)境中高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)——如果我們用不銹鋼做渦輪葉片，那么葉片將在高溫下迅速軟化乃至融化，然后被高速甩出，整個(gè)效果就像打鐵花一樣燦爛。為了避免這種災(zāi)難情況出現(xiàn)，就需要能經(jīng)受超高溫的合金以及隔熱涂層，這都是非常高級(jí)的材料技術(shù)。同時(shí)還要在葉片上做出氣膜孔來(lái)通風(fēng)散熱——這就很考驗(yàn)工程設(shè)計(jì)能力和加工能力。以GE的9F.06燃?xì)廨啓C(jī)為例，它的壓氣機(jī)直接繼承自GE90航空發(fā)動(dòng)機(jī)，它的透平葉片用的是航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上的單晶技術(shù)。由此可見(jiàn)，航發(fā)和燃?xì)廨啓C(jī)真的是“血緣兄弟”關(guān)系。再看看系統(tǒng)控制軟硬件，這個(gè)考察的是工業(yè)軟件、傳感器和工業(yè)知識(shí)。突破了燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng)，意味著這款燃?xì)廨啓C(jī)更“溫順聽(tīng)話”，別看動(dòng)不動(dòng)就幾百M(fèi)W的功率、上千度的高溫，但實(shí)際上每一個(gè)指標(biāo)都清清楚楚，稍微有一點(diǎn)異常就能提前警告，從而避免故障帶來(lái)的損失。這也是燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一部分。硬件上，9F.06全身上下超過(guò)6000個(gè)測(cè)量元件，包含1800多個(gè)壓力傳感器，160多個(gè)加速度傳感器，以及上千枚探頭——其中絕大多數(shù)都是歐美產(chǎn)品。軟件上，市場(chǎng)上主流的燃?xì)廨啓C(jī)控制軟件廠商是美國(guó)的Emerson，從GE到西門(mén)子到安薩爾多等等國(guó)際知名燃?xì)廨啓C(jī)廠商都有用過(guò)他們的系統(tǒng)。而這種燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)，正屬于“工業(yè)軟件”的大類(lèi)中。更煩人的是，不論是“傳感器”之類(lèi)的硬件還是“控制系統(tǒng)”這樣的工業(yè)軟件……這些玩意兒多少都有些“強(qiáng)者恒強(qiáng)”的意思——越多客戶用你的產(chǎn)品，你積累的數(shù)據(jù)就越多，你未來(lái)開(kāi)發(fā)的新軟件就更強(qiáng)大，就會(huì)有越多的客戶。焊死了后來(lái)者上車(chē)的門(mén)是吧？最后就是試驗(yàn)和驗(yàn)證技術(shù)，這關(guān)系到未來(lái)研發(fā)更先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)的能力。在燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)固然重要，但實(shí)驗(yàn)也不可或缺，甚至一款成功的燃?xì)廨啓C(jī)根本就是在一次次試驗(yàn)里燒出來(lái)、試出來(lái)的——想開(kāi)發(fā)好的燃?xì)廨啓C(jī)，前提是得有一個(gè)足夠優(yōu)秀的試驗(yàn)平臺(tái)，特別是要有針對(duì)壓氣機(jī)、燃燒室、透平的試驗(yàn)平臺(tái)。畢竟，不做試驗(yàn)，你的數(shù)據(jù)怎么來(lái)呢？沒(méi)有數(shù)據(jù)，怎么改進(jìn)呢？由此可見(jiàn)，中國(guó)想做好燃?xì)廨啓C(jī)的國(guó)產(chǎn)化，絕不是單純靠某種或某幾種技術(shù)突破就可以搞定的，它需要的是從材料到工業(yè)軟件到科研的全鏈條進(jìn)步。技術(shù)之外，商業(yè)上外企也給中國(guó)企業(yè)設(shè)下了絆子。同樣根據(jù)許可協(xié)議，中國(guó)廠商可以在國(guó)內(nèi)自主銷(xiāo)售，但若想在海外出售就要得到外商批準(zhǔn)，售后服務(wù)要么和外商聯(lián)合進(jìn)行，要么只能交給外商。這意思就很明白了，有點(diǎn)像歐盟、美國(guó)不給919大飛機(jī)發(fā)適航證的味道了——你在中國(guó)市場(chǎng)上賣(mài)我不管，但是你如果要往國(guó)外賣(mài)，那是萬(wàn)萬(wàn)不可以的。引進(jìn)技術(shù)的合作尚且如此，單純購(gòu)買(mǎi)外國(guó)產(chǎn)品就更別提了。歐美廠商的套路我們應(yīng)該都很熟悉了——知道你造不出來(lái)又有需要，那就死命割你韭菜，出一點(diǎn)故障就派幾個(gè)技術(shù)員來(lái)，然后要你五星級(jí)酒店好吃好喝招待完了再要你打一大筆錢(qián)。《人民日?qǐng)?bào)》曾經(jīng)采訪過(guò)國(guó)內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)商?hào)|方電氣集團(tuán)的首席技術(shù)專家趙世全，趙老師在采訪里坦言：買(mǎi)了外國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)就像給別人開(kāi)了家銀行，對(duì)方想什么時(shí)候提款就什么時(shí)候提款。技術(shù)上牢牢把持核心地段，商業(yè)上給你束手束腳，隔三差五再來(lái)?yè)埔还P——看到了吧，值錢(qián)的東西別人可都死死地攥在手里吶！核心關(guān)鍵技術(shù)和全球業(yè)務(wù)怎么可能那么輕易給我們呢？中國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)的國(guó)產(chǎn)化面對(duì)這種局面，我們是不可能滿意的。中國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)的國(guó)產(chǎn)化，實(shí)際上一直在堅(jiān)持，從來(lái)沒(méi)放棄過(guò)。令人欣慰的是：發(fā)展到了今天，我們已經(jīng)取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。還是挨個(gè)看看高溫部件、控制系統(tǒng)和試驗(yàn)平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)化奮斗吧。高溫部件層面，國(guó)內(nèi)已經(jīng)成功研制出了F級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)——這意味著我們的高溫部件已經(jīng)可以經(jīng)受住1300～1400度的高溫，已經(jīng)達(dá)到了世界主流市場(chǎng)的水平。雖然說(shuō)距離歐美H級(jí)乃至更高的HA級(jí)還有一定的差距，但是已經(jīng)足以在保證自己能源安全的基礎(chǔ)上同時(shí)兼顧海外市場(chǎng)爭(zhēng)奪了——畢竟和外國(guó)同等功率的燃機(jī)產(chǎn)品相比，我們的制造、運(yùn)維成本都很低，這又是熟悉的“發(fā)達(dá)國(guó)家粉碎機(jī)”劇情了。控制系統(tǒng)層面，我們也在快速追趕——中國(guó)在信息技術(shù)上的發(fā)展很大程度上幫助我們的燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)完成了國(guó)產(chǎn)替代。中國(guó)華電自己研發(fā)的“華電睿藍(lán)”自主可控系統(tǒng)不僅可以用在國(guó)產(chǎn)燃機(jī)上，而且還可以覆蓋在進(jìn)口的E/F級(jí)輪機(jī)上，等于是形成了一個(gè)像安卓系統(tǒng)那樣可以部署在不同品牌上的通用控制系統(tǒng)。試驗(yàn)平臺(tái)層面，我們也開(kāi)始布局——由中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所承建的高效低碳燃?xì)廨啓C(jī)試驗(yàn)裝置國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目（上海浦東新區(qū)）在上海自貿(mào)區(qū)臨港新片區(qū)開(kāi)工。項(xiàng)目投資估算超6.5億元，建設(shè)周期為4年，已列入2019年上海市重大工程。除此之外，中國(guó)在激光熔覆、增材制造領(lǐng)域的水平也已經(jīng)位居世界前列——這也都是可以廣泛應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)。最近，“太行110”（AGT-110）重型燃?xì)廨啓C(jī)也已經(jīng)成功在深圳通過(guò)產(chǎn)品驗(yàn)證鑒定，標(biāo)志著擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的110兆瓦級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)整機(jī)驗(yàn)證，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該功率等級(jí)產(chǎn)品空白。最后，不要忘了我們的老傳統(tǒng)：我們從來(lái)都是謙虛而低調(diào)的，當(dāng)我們公開(kāi)宣布AGT-110的時(shí)候，意味著它已經(jīng)是一個(gè)成熟的產(chǎn)品了。我相信，中國(guó)更新型更強(qiáng)悍的燃?xì)廨啓C(jī)，應(yīng)該已經(jīng)在路上了。重型燃?xì)廨啓C(jī)國(guó)產(chǎn)化和自主化現(xiàn)狀，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電專業(yè)委員會(huì)干貨丨GE 9F.05和9F.06型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)概覽，GT-union 兩機(jī)動(dòng)力先行國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高效低碳燃?xì)廨啓C(jī)試驗(yàn)裝置”臨港開(kāi)工，澎湃新聞“太行110”重型燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)產(chǎn)品驗(yàn)證鑒定，新華每日電訊星海情報(bào)局
入駐媒體平臺(tái)
36Kr/ 虎嗅/ 觀察者網(wǎng)風(fēng)聞社區(qū)/ 網(wǎng)易新聞/
喜馬拉雅/雪球/ 騰訊新聞/鳳凰新聞
本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請(qǐng)
點(diǎn)擊舉報(bào)。
