文/張麗 陳碩翼(科技部高技術研究發(fā)展中心)

　　本文對微小型燃氣輪機技術國際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，以及我國發(fā)展水平及國內外差距進行了系統(tǒng)梳理;并針對我國微小型燃氣輪機技術發(fā)展存在的問題及面臨的挑戰(zhàn)，提出了相關對策建議。

　　一、關于微小型燃氣輪機

　　燃氣輪機是涉及國家能源和國防安全的戰(zhàn)略性產業(yè)，是能源動力裝備領域的最高端產品，代表裝備制造業(yè)的最高技術水平。

　　按照功率等級，燃氣輪機可分為微型、小型、中型和重型。其中：發(fā)電功率為1 MW以下的稱微型燃氣輪機，1~10 MW為小型燃氣輪機，10~100 MW為中型燃氣輪機，100 MW以上為重型燃氣輪機;10 MW以下可統(tǒng)稱為微小型燃氣輪機，10 MW以上可統(tǒng)稱為中重型燃氣輪機。

　　與中重型燃氣輪機相比，微小型燃氣輪機應用面更廣、需求量更大，是分布式供能、天然氣發(fā)電、工業(yè)驅動、軍用電源、直升機動力和車船動力等領域的核心裝備，對提高能源利用效率、降低PM2.5、NOx及SO2等污染物的排放，以及提升武器裝備技術水平與作戰(zhàn)能力具有重要意義。

　　微小型燃氣輪機的核心技術：一方面，是熱端部件材料及制造工藝、低污染燃燒技術等與其他功率等級燃氣輪機所面對的同樣關鍵技術問題;另一方面，則是由于微小型燃氣輪機具有尺寸小和轉速高的特點，具備一些特有的技術難點，如緊湊式回熱器、高速空氣軸承和高速電機等。

　　二、國際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

　　美國、日本、英國等先進國家微小型燃氣輪機技術基礎已經(jīng)成熟，產業(yè)配套體系完善，已形成各自的微小型燃氣輪機產品系列。未來向著低污染、高可靠性和多燃料適用性等方向發(fā)展。

　　目前國外生產和銷售的微小型燃氣輪機的廠商主要有Solar、Capstone、Allied Signal(已被Honeywell并購)等公司，GE和Siemens等公司也有部分小型燃氣輪機產品型號。

　　在微型燃氣輪機技術與產品方面，Capstone公司處于絕對領先地位，占有世界微型燃氣輪機市場80%以上的份額。Capstone公司成立于1988年，自1998年第一臺微型燃氣輪機成功投入商業(yè)用途，至今已有超過5000臺機器在世界各地運行，累計運行時間已超過1500萬小時。作為最早研發(fā)也是目前最成功的微型燃氣輪機，Capstone微型燃氣輪機集航空渦輪發(fā)動機技術、高效軍用回熱器技術、空氣軸承技術、高速永磁發(fā)電技術、清潔的超低排放技術、高度集成的數(shù)字電力轉換技術等核心技術于一體。整臺機組只有一個運動部件，使得結構更加緊湊;機組采用空氣冷卻，無需潤滑油和冷卻液，幾乎無運行維護費用;另外，機組能夠適應多種燃料，排出的煙氣具有較高的余熱，可以回收利用;全部采用模塊化設計，便于自由組合使用。Capstone微型燃氣輪機功率范圍覆蓋30~1000 kW，有C30、C65、C200、C600、C800和C1000等系列。

　　Solar公司致力于小型燃氣輪機研發(fā)生產，生產的10 MW以下機組占有世界60%以上的市場份額。Solar公司創(chuàng)建于1927年，現(xiàn)有13890多臺燃氣輪機機組在96個國家運轉，是世界上最大的工業(yè)用燃氣輪機(1~22 MW)生產廠商。Solar公司現(xiàn)已形成了Mercury(水星)、Centaur(人馬座)、Taurus(金牛)、Saturn(土星)、Mars(火星)和Titan(大力神)等6個燃氣輪機產品系列，主要用于備用電源、連續(xù)發(fā)電、熱電聯(lián)供及動力驅動產品。核心產品包括Mercury50(4.2 MW)、Centaur40(3.6 MW)、Centaur50(4.6 MW)、Saturn20(1.2 MW)和Taurus60(5.6 MW)等。

　　三、我國發(fā)展現(xiàn)狀與面臨的主要問題

　　我國微小型燃氣輪機的研制起步較晚，從發(fā)展階段來看，我國的微小型燃氣輪機尚處于系統(tǒng)研發(fā)、產品研制與示范階段，尚需關鍵技術研發(fā)、試驗驗證與市場認可。面臨的主要問題有：

　　系統(tǒng)設計及關鍵技術有待提高。微小型燃氣輪機的研發(fā)需要具備一套完整的設計、試驗和制造體系。作為市場中的后來者，我國自主知識產權燃氣輪機要在市場上有立足之地，既要規(guī)避國外燃機已有的專利及受保護技術成果，還要在性能上達到或接近國外新產品的水平。然而我國開展微小型燃氣輪機研制時間較短，研制經(jīng)驗不足，基礎研究還不充分，系統(tǒng)設計研發(fā)能力較薄弱。

　　裝備制造基礎有待提升。微小型燃氣輪機的發(fā)展涉及多種學科，與國家基礎工業(yè)的發(fā)展水平密切相關，受機械制造、材料工藝、冶金、電子信息和試驗測試等技術發(fā)展的影響很大，我國需要繼續(xù)加強相關材料及工程化基礎研究。

　　產業(yè)配套能力有待完善。微小型燃氣輪機屬于高端動力裝備，為滿足微小型燃氣輪機制造及產業(yè)化的需求，對相關的配套上下游產業(yè)要求較高。在上游微小型燃氣輪機制造方面，擁有關鍵核心部件加工能力的航發(fā)加工企業(yè)不愿承擔少批量的加工任務，而感興趣的民企卻缺乏相關加工能力，因而我國為微小型燃氣輪機提供零部件加工配套的企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小、力量分散、技術成熟度低。在下游產業(yè)化方面，目前微小型燃氣輪機的市場培育還不夠，分布式供能等應用出口的需求還沒有完全釋放，國家對自主知識產權燃氣輪機的優(yōu)惠政策和扶持還較欠缺。

　　四、對策建議

　　加強戰(zhàn)略研究。客觀認識我國微小型燃機的研發(fā)能力及差距，堅定自主研發(fā)決心，加強戰(zhàn)略研究，加速形成我國微小型燃氣發(fā)展完整、明確、穩(wěn)定的發(fā)展規(guī)劃及思路。

　　積極發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用。微小型燃氣輪機市場競爭激烈，應積極營造支持燃氣輪機產業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境，充分利用稅收、金融等市場經(jīng)濟手段對燃氣輪機給予必要的扶持。建議對燃氣輪機研制項目和示范工程實行優(yōu)先審批制度，利用稅收及首臺(套)設備等優(yōu)惠政策，鼓勵技術研發(fā)，積極推進示范工程建設。

　　以具有自主制造能力的企業(yè)為主體，建立團結協(xié)作、集智攻關、“產學研用”相結合的創(chuàng)新研制體制，充分發(fā)揮企業(yè)的主觀能動性，把企業(yè)的發(fā)展目標和國家燃氣輪機的發(fā)展目標緊密結合，形成可持續(xù)發(fā)展的能力。

　　國家給予支持。微小型燃氣輪機是國家的戰(zhàn)略性產業(yè)，國家應給予資金支持。建議兩機專項高度跟蹤關注微小型燃氣輪機后續(xù)相關工作。建議科技成果轉化引導基金予以支持，形成必需的試驗驗證條件，為微小型燃氣輪機研制提供必要的技術支持。

　　加強人才隊伍建設和國際技術合作。貫徹以人為本的理念，深入實施人才戰(zhàn)略，加大對燃氣輪機人才培養(yǎng)和引進的支持，加強國際技術合作。

　　【基金項目】

　　本報告為科技創(chuàng)新戰(zhàn)略研究專項項目“重點科技領域發(fā)展熱點跟蹤研究”(編號：ZLY2015072)后續(xù)研究成果之一。

　　本文特約編輯：姜念云