中船集團(tuán)七〇三所海上平臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目。（資料圖片）
中船集團(tuán)七〇三所CGT3燃?xì)廨啓C(jī)。（資料圖片）
今年1月，我國自主研制的3兆瓦級(jí)CGT3燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)布，標(biāo)志著我國在中小型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵突破。
燃?xì)廨啓C(jī)是國之重器，被譽(yù)為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”，是一國工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)、科技水平和綜合國力的象征。在位于哈爾濱的中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇三研究所（以下簡(jiǎn)稱“七〇三所”），科技工作者們用數(shù)十年的堅(jiān)守與創(chuàng)新，成功打破國外壟斷，研發(fā)生產(chǎn)出CGT系列燃?xì)廨啓C(jī)，為我國能源大動(dòng)脈安上強(qiáng)勁的“中國心”。
突破核心技術(shù)
2018年以前，我國天然氣輸送、海洋油氣開發(fā)領(lǐng)域在用的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)高度依賴進(jìn)口。要保障能源安全，必須依靠自主創(chuàng)新，努力打破這一局面。
圍繞關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，七〇三所持續(xù)開展攻關(guān)。其中，雙燃料切換技術(shù)的突破十分有代表性。
在海上油氣開采平臺(tái)，開采初期需使用柴油發(fā)電，待開采出石油后，則可利用伴生天然氣。為保障平臺(tái)持續(xù)輸出電能，機(jī)組必須在運(yùn)行狀態(tài)下完成燃料的快速切換。
由于柴油與天然氣的熱值差異巨大，燃燒特性截然不同，切換時(shí)極易出現(xiàn)功率波動(dòng)。為此，七〇三所研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了“雙燃料噴嘴一體化設(shè)計(jì)”方案，將油路和氣路精準(zhǔn)集成在同一個(gè)噴嘴中。團(tuán)隊(duì)從零起步，搭建專用試驗(yàn)平臺(tái)，在試驗(yàn)中不斷摸索，夜以繼日地記錄數(shù)據(jù)、調(diào)整參數(shù)。最終，他們成功研發(fā)出“雙燃料同步雙向調(diào)節(jié)+定向補(bǔ)給”智能策略，實(shí)現(xiàn)了燃料的在線快速平穩(wěn)切換。
“我們的控制邏輯完全是自主可控的。”七〇三所燃?xì)廨啓C(jī)事業(yè)部副部長(zhǎng)王琦介紹，該所構(gòu)建了自主完整的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)全壽命一體化技術(shù)體系，突破了氣體燃料低氮氧化物排放和雙燃料高效穩(wěn)定燃燒技術(shù)、惡劣服役環(huán)境下關(guān)鍵部件高可靠設(shè)計(jì)、多目標(biāo)多參數(shù)耦合的自適應(yīng)全權(quán)限數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并將這些技術(shù)成功應(yīng)用到CGT系列工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)中，大幅提升了設(shè)備性能。
拓展應(yīng)用場(chǎng)景
技術(shù)突破的價(jià)值在于應(yīng)用。七〇三所的成功不僅體現(xiàn)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)，更在于其產(chǎn)品在極端環(huán)境和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中的可靠表現(xiàn)，逐步構(gòu)建了從單一型號(hào)到覆蓋3兆瓦—50兆瓦功率范圍的CGT系列產(chǎn)品譜系。
在國家能源大動(dòng)脈——西氣東輸管線上，天然氣每行進(jìn)150公里至200公里便需一個(gè)增壓站。七〇三所研制的30MW級(jí)燃驅(qū)壓縮機(jī)組針對(duì)荒漠戈壁環(huán)境設(shè)計(jì)，功率強(qiáng)勁，可靠性高。目前，已有8臺(tái)機(jī)組投入使用，不僅填補(bǔ)了國內(nèi)空白，更極大降低了國家能源運(yùn)輸成本。
在海上油氣開采平臺(tái)上，七〇三所的25MW雙燃料燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組被視為“核心動(dòng)力”。由于海上平臺(tái)遠(yuǎn)離陸地，對(duì)供電可靠性要求極高。雙燃料機(jī)組不但能實(shí)現(xiàn)燃料系統(tǒng)的快速切換，確保平臺(tái)電力持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)，還針對(duì)鹽霧環(huán)境做了耐腐蝕設(shè)計(jì)，自2018年首臺(tái)機(jī)組應(yīng)用以來，已穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)萬個(gè)小時(shí)。
七〇三所還將燃?xì)廨啓C(jī)裝在車上，研制出中大功率移動(dòng)電站。王琦介紹：“這套系統(tǒng)可以用于搶險(xiǎn)救災(zāi)，只要給它提供燃料，就可以為一個(gè)四五十萬人口的城市提供源源不斷的電力。”這套移動(dòng)電站還能在極寒環(huán)境中使用，團(tuán)隊(duì)攻克了水管凍結(jié)、滑油黏稠、天然氣點(diǎn)火困難等一系列極端環(huán)境適應(yīng)性難題，實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)場(chǎng)到供電僅需72小時(shí)的高效保障。
在我國的部分南方城市，七〇三所的燃?xì)廨啓C(jī)還應(yīng)用于分布式能源站。當(dāng)機(jī)組發(fā)電后，高達(dá)500攝氏度的排氣被回收進(jìn)入余熱鍋爐，可用于供熱或制冷，實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，將天然氣的利用效率發(fā)揮到極致，契合了綠色低碳發(fā)展理念。
隨著全球去碳化、能源調(diào)峰、人工智能數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，中小型燃?xì)廨啓C(jī)在國內(nèi)外市場(chǎng)迎來了快速增長(zhǎng)。國內(nèi)“雙碳”戰(zhàn)略與國產(chǎn)化政策，也為燃機(jī)在電力、分布式能源領(lǐng)域打開了廣闊空間。從西氣東輸?shù)幕哪瓯诘侥虾５奈邓{(lán)平臺(tái)，再到北極圈的極寒地帶，CGT系列燃?xì)廨啓C(jī)正在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮作用。
保障能源安全
能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題。七〇三所自主研制的CGT系列燃?xì)廨啓C(jī)，其意義遠(yuǎn)超產(chǎn)品本身，不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)賬上，更為國家能源戰(zhàn)略安全筑起了一道堅(jiān)實(shí)屏障。
“以前設(shè)備只能從國外進(jìn)口，完全是受制于人。”王琦說。曾幾何時(shí)，我國天然氣長(zhǎng)輸管線、海上平臺(tái)的核心動(dòng)力裝備依賴進(jìn)口，不僅設(shè)備采購價(jià)格高昂，后續(xù)的備件供應(yīng)、維修服務(wù)等也處處受限，甚至面臨斷供風(fēng)險(xiǎn)。CGT系列燃?xì)廨啓C(jī)的問世，標(biāo)志著我國在能源動(dòng)力裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了完全自主可控。
此外，電驅(qū)壓縮機(jī)雖在我國中東部電網(wǎng)發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛應(yīng)用，但在西北戈壁灘上的增壓站，電網(wǎng)不能全面覆蓋，必須依靠燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，由于電網(wǎng)本身存在故障風(fēng)險(xiǎn)，一旦停電，整個(gè)輸送管線將陷入癱瘓。而燃驅(qū)壓縮機(jī)組的獨(dú)立性和可靠性，則為我國能源大動(dòng)脈的安全穩(wěn)定提供了堅(jiān)實(shí)保障。同樣，在海上平臺(tái)，雙燃料機(jī)組確保了采油作業(yè)在任何情況下都能持續(xù)進(jìn)行，避免了因斷電造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失和油井損壞風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)的先進(jìn)性與產(chǎn)品的可靠性，為七〇三所的產(chǎn)品贏得了國際市場(chǎng)的認(rèn)可。目前，CGT系列燃?xì)廨啓C(jī)已實(shí)現(xiàn)批量出口，在海外多個(gè)商業(yè)項(xiàng)目中成功運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了高端裝備“揚(yáng)帆出海”。這不僅是中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變的生動(dòng)實(shí)踐，也提升了我國在全球燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)的話語權(quán)。
未來，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展將圍繞“高效、低碳、靈活、智能”方向，深度適配新形勢(shì)下能源體系的需求。“我們抓住這一歷史機(jī)遇，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，加快數(shù)智化技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，持續(xù)強(qiáng)化體系能力建設(shè)。”七〇三所副所長(zhǎng)孫鵬說，該所將進(jìn)一步打造高效協(xié)同的供應(yīng)鏈體系以及自主先進(jìn)、覆蓋全領(lǐng)域的產(chǎn)品型譜，以客戶為中心提供全維度高價(jià)值的一體化解決方案，持續(xù)做強(qiáng)中國燃機(jī)品牌，為全球市場(chǎng)提供更優(yōu)質(zhì)的中國方案。（經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者 馬維維）
