聚焦海洋領域產業(yè)攻關，強化海洋科技創(chuàng)新能力，青島“海創(chuàng)計劃”再結碩果。不久前，市科技局立項支持一批海洋領域關鍵技術攻關項目。其中，“艦船輕型燃氣輪機綜合試驗平臺研發(fā)與產業(yè)化”項目由青島中科國晟動力科技有限公司（以下簡稱“中科國晟”）牽頭建設，將獲得300萬元的資金支持。

根據《青島市國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》，青島要在鞏固原有高端裝備制造的基礎上，補齊海洋工程裝備制造短板，提升自主設計、系統(tǒng)集成等用于海上油氣平臺的輕型燃氣輪機，推進軍民兩用燃氣輪機的研發(fā)和產業(yè)化應用。

中科國晟目前已實現輕型燃氣輪機的國產化，并通過該項目打造了一個面向輕型燃氣輪機應用的綜合試驗平臺，彌補了我國輕型燃氣輪機試驗不足的行業(yè)短板。中科國晟副總經理劉培軍表示，在科技資金的支持下，項目將進一步提高燃氣輪機的試驗效率，有效推動國產燃氣輪機的產業(yè)化發(fā)展。

整機國產化，29000多個零件都是自主制造

燃氣輪機有“工業(yè)之花”的美譽，被稱為“工業(yè)皇冠上的明珠”，是一個國家綜合國力的集中體現。通常來說，燃氣輪機有重型和輕型兩種結構之分。其中輕型燃氣輪機基于其功率適中、運輸便捷、體積小、效率高、排放低等優(yōu)點，是大型艦船動力驅動、分布式能源發(fā)電、天然氣管道增壓和海上油氣平臺動力的核心重大裝備，對我國提高工業(yè)發(fā)展水平，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系都具有重要意義。

事關國家能源安全、國防安全，事關國計民生、科技創(chuàng)新，這樣的大國重器，其關鍵技術是“等不來，要不來，討不來”的。

中科國晟由中國科學院工程熱物理研究所、城發(fā)投資集團有限公司、青島軍民融合發(fā)展集團有限公司共同出資設立，2017年注冊于西海岸新區(qū)古鎮(zhèn)口核心區(qū)。劉培軍告訴記者，瞄準輕型燃氣輪機在能源動力領域的重大需求，中科國晟在中科院工程熱物理所前期燃氣輪機基礎研究和關鍵技術開發(fā)的基礎上，逐步開展了輕型燃氣輪機從零部件到整機的研發(fā)設計和制造工作，解決了重大技術裝備的“卡脖子”問題。據了解，目前中科國晟已形成30兆瓦級燃氣輪機工程樣機成套技術，實現了整機零部件100%國產化制造，并完成了首臺工程驗證機自主裝配，完成了自主研發(fā)控制系統(tǒng)的滿轉速臺架試車。中科國晟生產的TG30系列燃氣輪機一次發(fā)電效率達39.2%、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率超70%，一次發(fā)電量總計可達42000千瓦時。由甘曉華院士、李應紅院士和何雅玲院士等行業(yè)著名專家組成的評價委員會一致認為，該產品整機性能達到國際先進水平。

“一臺輕型燃氣輪機用到的零部件種類高達2900種，總數達29000多個。”劉培軍說，“實現100%國產化，其難度可想而知。”為此，中科國晟打造了全面的軟硬件研究試驗設備，擁有完全自主研制的高精密氣浮轉臺、高速葉尖磨床、立式磨床等一批性能優(yōu)異的測試加工高精度設備，建設了整機動力系統(tǒng)試驗平臺、葉片疲勞振動測試系統(tǒng)、阻尼減震測試系統(tǒng)、轉子剛度試驗系統(tǒng)，為提升技術支持和服務提供了設備基礎。此外，該企業(yè)還建立了零部件供應鏈體系，牽頭成立了青島燃氣輪機協(xié)同創(chuàng)新中心，吸引相關行業(yè)6家企業(yè)落戶青島，增強體系集成能力，在高壓渦輪葉片精鑄、壓氣機葉片精鍛、高溫合金渦輪盤精密制造等關鍵零部件制造中發(fā)揮了重要支撐作用。

目前，中科國晟的燃氣輪機生產基地已初步建設完成，具備年裝配20臺燃氣輪機的產能。設備已整機參與河南利源集團的分布式能源電站，實現了600小時以上的連續(xù)穩(wěn)定運行；在新疆孔雀河，該設備已在國家管網西部管道壓氣站上開展工業(yè)試驗，服務于“西氣東輸”工程。

通過建設燃氣輪機協(xié)同創(chuàng)新平臺，中科國晟推動形成以整機研發(fā)為龍頭，涵蓋材料體系、零部件制造工藝體系、整機裝配、集成試驗、維修保障等各個環(huán)節(jié)的燃氣輪機產業(yè)鏈。目前，行業(yè)上下游已經“串聯(lián)”起60多家配套企業(yè)，其中既有中國航發(fā)、中航工業(yè)等國有企業(yè)，也有無錫航亞、豪邁科技等民營企業(yè)，形成了一個國產輕型燃氣輪機蓬勃發(fā)展的產業(yè)生態(tài)。

平臺化，為燃氣輪機提供“全生命周期”的試驗服務

“燃氣輪機其實不是‘設計’出來的，而是‘試驗’出來、‘應用’出來的。”劉培軍說。燃氣輪機的研制強調試驗驗證和使用完善，從部件到整機要通過“設計-研制-試驗-調整-再試驗”的多輪循環(huán)才能達到實用階段，這是個螺旋上升的發(fā)展過程。試驗貫穿于燃氣輪機發(fā)展的全生命周期，是生產、銷售、改型、維修中不可或缺的關鍵步驟。此外，試驗環(huán)節(jié)可以根據燃氣輪機的應用場景和市場需求，為后續(xù)開展更大功率的燃機研發(fā)奠定基礎。

可以說，一個全套綜合試驗平臺，是燃氣輪機研發(fā)、生產的最后一環(huán)，也是最重要的一環(huán)。這就是“艦船輕型燃氣輪機綜合試驗平臺研發(fā)與產業(yè)化”項目設立最大的現實意義。劉培軍告訴記者，根據山東建設海洋強國等發(fā)展戰(zhàn)略，結合國家在燃氣輪機領域的規(guī)劃和青島的工業(yè)基礎，中科國晟瞄準各類艦船發(fā)展需求，兼顧分布式能源和海上油氣平臺發(fā)電需要，發(fā)展中小功率、輕量化結構燃氣輪機，建設燃氣輪機協(xié)同創(chuàng)新平臺，打造了可實現對輕型燃氣輪機進行綜合試驗的平臺。

這個平臺就是燃氣輪機的“試驗工廠”，包含燃料供應系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等10個系統(tǒng)，試驗范圍覆蓋了20兆瓦至50兆瓦功率范圍的輕型燃氣輪機，可實現對柴油、氫氣、焦爐煤氣、氨氣、甲醇等不同燃料的試驗效果檢測，對推動國產燃氣輪機的產業(yè)化有重要意義。更重要的是，平臺各個系統(tǒng)之間既相互配合又可獨立成撬，不僅能提高試驗平臺的搭建效率、降低人工成本，也方便根據不同試驗方案進行協(xié)同作業(yè)，服務于整個燃氣輪機行業(yè)的進步。

要打造這樣一個平臺，不僅需要牽頭單位對燃氣輪機整機研發(fā)、設計、生產具有“通盤”的部署能力，還要確保了解整個燃氣輪機行業(yè)的應用場景，熟悉產業(yè)發(fā)展的動向，不是一件一蹴而就的事情。因此，劉培軍形容燃機動力系統(tǒng)試驗設施在全國乃至全世界都屬于“稀缺資源”，若不具備完備的燃氣輪機試驗能力，將嚴重制約我國燃機產業(yè)的發(fā)展。

中科國晟打造的試驗平臺最大限度模擬真實的應用環(huán)境，實現了對燃氣輪機整機的性能試驗，加快了我國新研制燃氣輪機產品的迭代成熟，滿足了我國軍民燃氣輪機動力的需求，為燃氣輪機可靠運行提供了有力支撐，也保障了我國能源動力的安全。

隨著“雙碳”目標的推進實施，國內傳統(tǒng)能源行業(yè)亟需轉型，以天然氣發(fā)電作為清潔電力的輕型燃氣輪機正迎來新的發(fā)展機遇和窗口期。根據前瞻產業(yè)研究院預測，2035年全國燃氣發(fā)電裝機容量規(guī)模將達2.4億千瓦，未來10年對30兆瓦級的燃氣輪機需求將達到600多臺。另據報道，單臺30兆瓦燃氣輪機作為分布式能源機組，每小時可提供4萬多度電力，與傳統(tǒng)能源供應方式相比，二氧化碳減排54%、節(jié)能36%。

經濟效益和社會效益顯著，在燃氣輪機這個關鍵的“未來”產業(yè)中，中科國晟率先實現了自主國產化研制，為未來擺脫對進口產品的依賴取得了先機。（青島日報/觀海新聞記者 耿婷婷）