今年2月，我国自主研制的最大功率、最高技术等级重型燃气轮机——300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机完成总装下线，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。在4月25日举行的2024中关村论坛年会开幕式重大成果发布环节上，“300兆瓦级F级重型燃气轮机完成总装”被列为十大成果之一。
300兆瓦级F级重型燃气轮机总装下线
在能源领域，火电、水电、光伏发电、核电等都是常见的发电方式。“相比之下，燃气轮机是迄今为止效率最高的热-功转换类发电设备。”中国联合重型燃气轮机技术有限公司科技管理部主任默静飞介绍，燃气轮机一般以天然气为燃料，点火后，其燃烧产生的热能做功带动发电机旋转，从而产生电能。与传统火电35%至46%的发电效率相比，燃气轮机电站发电效率普遍在55%，甚至60%以上。
同时，燃气轮机能在电力系统调峰工作中担当重任。火电、核电等基本负荷发电方式，往往不能很好地匹配用户的瞬时用电需求；风电、光伏等新能源则有随机性和波动性，需要“看天吃饭”。“燃气轮机能快速启停，发电量不足时，它能成为电网的有效补充；如果发电量供过于求，未来随着氢燃料燃气轮机研发突破，可以将多余的电能通过电解水制氢储存，后续再将氢气作为燃料发电。”默静飞说，随着我国新能源发电装机规模不断提升，燃气轮机发电能够“削峰填谷”，成为支撑新型电力系统建设的重要一环。
按燃气的工作温度，重型燃气轮机可以分为工作温度约1200摄氏度的E级、约1400摄氏度的F级、约1500摄氏度的G/H级和约1600摄氏度的J级。其中，F级是目前国际、国内在役的主流机型。“这么高的温度，燃气轮机内部的金属材料即使不熔化，它的应力等状态也必然会发生改变。”默静飞说，燃气轮机是极复杂的装备，需要在高温、高应力、高腐蚀的工作环境运行。
样机的总装下线历时8年，集聚了来自全国19个省市，200余家企业、科研院所、高校等单位的科研人员。300兆瓦级F级重型燃气轮机由5大系统、5万余个零部件组成，随着高温合金材料研制等一系列关键核心技术的突破，国内首次实现了大功率重型燃气轮机自主设计制造。预计单台设备在生产环境下，每小时能发电约45万度，这相当于北京城乡居民平均每小时总用电量的八分之一。
总装下线的完成还只是阶段性胜利。默静飞表示，重型燃气轮机涉及多学科技术集成，整机系统性能的匹配难度较大。后续，中国重燃科研团队还将持续攻关，开展一系列整机试验工作，早日完成产品研制任务，成功摘取这颗“装备制造业皇冠上的明珠”。
