“十四五”時(shí)期是我國開啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家新征程、向第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)進(jìn)軍的第一個(gè)五年，也是黨中央作出碳達(dá)峰碳中和重大戰(zhàn)略決策后的第一個(gè)五年，能源發(fā)展形勢環(huán)境面臨全新變化。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院作為“十四五”能源、能源科技規(guī)劃工作組牽頭單位，全過程參與了一系列重大問題研究工作。恰逢電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院建院70周年，特別開辟專欄，全方位、多角度、立體化深度解讀《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，以饗讀者，敬請關(guān)注。
加快實(shí)現(xiàn)燃機(jī)裝備突破 補(bǔ)強(qiáng)氣電產(chǎn)業(yè)鏈短板
近日，國家能源局、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布了《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)。其中，“燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)”板塊設(shè)置了3項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)，均集中于燃機(jī)本體技術(shù)，既布局了長期以來裝備技術(shù)痛點(diǎn)問題，也響應(yīng)了能源電力形勢變化的熱點(diǎn)問題。
大力發(fā)展燃機(jī)裝備技術(shù)形勢和需求
燃?xì)廨啓C(jī)被譽(yù)為“工業(yè)皇冠上的明珠”，是大國重器。在電力系統(tǒng)合理布局氣電項(xiàng)目建設(shè)、提高燃機(jī)發(fā)電裝機(jī)對于增加我國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和新能源電力消納能力具有積極作用，有利于更好地推動(dòng)我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)氣電裝機(jī)和裝備能力雙提升。到2022年1月，我國氣電裝機(jī)容量已突破1億千瓦，相比2015年裝機(jī)增幅達(dá)到75%。“十三五”以來，通過實(shí)施兩機(jī)重大專項(xiàng)、能源技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃、燃?xì)廨啓C(jī)創(chuàng)新發(fā)展示范，我國發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長足進(jìn)步。
雖然取得了諸多成績，但我們也要認(rèn)識(shí)到國外先進(jìn)企業(yè)在燃機(jī)領(lǐng)域形成并長期保持突出的先發(fā)優(yōu)勢，技術(shù)積累豐富，體系和產(chǎn)業(yè)鏈健全，并能持續(xù)開展前沿技術(shù)儲(chǔ)備和先進(jìn)機(jī)型開發(fā);而國內(nèi)企業(yè)在高參數(shù)重型燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)體系、設(shè)計(jì)能力等方面尚未實(shí)現(xiàn)完全自主化，全產(chǎn)業(yè)鏈與國際先進(jìn)水平存在差距。
為擺脫燃?xì)廨啓C(jī)長期依賴進(jìn)口的局面，我國亟須加快推動(dòng)自主化、國產(chǎn)化燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)。《規(guī)劃》以重點(diǎn)任務(wù)的形式明確燃機(jī)裝備技術(shù)的自主化、國產(chǎn)化研發(fā)方向，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)加大投入，推動(dòng)我國燃機(jī)裝備技術(shù)獲得關(guān)鍵突破，盡快補(bǔ)強(qiáng)氣電產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵的裝備短板。
燃機(jī)裝備技術(shù)主要發(fā)展方向
本次《規(guī)劃》提出的氣電方面重點(diǎn)任務(wù)包括“燃?xì)廨啓C(jī)非常規(guī)燃料燃燒技術(shù)”“中小型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)”“重型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)”。
燃?xì)廨啓C(jī)非常規(guī)燃料燃燒技術(shù)方面，任務(wù)提出，研發(fā)以煤氣化合成氣、高爐煤氣等低熱值氣體為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)安全穩(wěn)定燃燒技術(shù)，開展摻氫燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定低排放燃燒技術(shù)研究，掌握適應(yīng)輕柴油和天然氣雙燃料的燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定切換燃燒技術(shù)，針對伴生氣、富氫天然氣等非常規(guī)燃料開展相應(yīng)機(jī)型燃?xì)廨啓C(jī)的多領(lǐng)域應(yīng)用。
我國工業(yè)門類齊全、規(guī)模龐大，很多行業(yè)產(chǎn)生了大量的中低熱值氣體燃料，而燃機(jī)是對其高效回收利用的重要手段。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，氫氣的下游利用也可采用燃機(jī)發(fā)電形式，國內(nèi)已有工程項(xiàng)目開展了低比例(15%~30%)摻燒驗(yàn)證。我國各燃機(jī)裝備企業(yè)相關(guān)研究普遍較為缺乏，在很多方向上還處于起步階段，制約了中低熱值燃?xì)獾恼w利用水平。因此，針對各類中低熱值燃?xì)忾_展燃燒室技術(shù)研究是十分必要的。
雙燃料燃機(jī)穩(wěn)定切換燃燒技術(shù)在海上油氣平臺(tái)中有著廣泛的應(yīng)用需求。我國某燃機(jī)企業(yè)已開展相關(guān)研究，并取得了自主化的研發(fā)成果。“十四五”期間進(jìn)一步相關(guān)研發(fā)和試驗(yàn)示范，有利于打破國外廠家在海上平臺(tái)核心設(shè)備領(lǐng)域的壟斷，形成自主化設(shè)備生產(chǎn)和維保能力。
鑒于我國燃機(jī)技術(shù)，尤其是非常規(guī)燃料燃燒涉及的燃燒室技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)完全國產(chǎn)化、自主化，與國外先進(jìn)企業(yè)有著較大差距，該任務(wù)定位為集中攻關(guān)是合適的。
中小型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面，任務(wù)提出，突破中小型驅(qū)動(dòng)燃機(jī)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，完善關(guān)鍵部件和整機(jī)的試驗(yàn)驗(yàn)證能力，推動(dòng)自主驅(qū)動(dòng)燃機(jī)示范應(yīng)用;研發(fā)分布式能源系列燃機(jī)，突破各類型燃機(jī)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證技術(shù)，建設(shè)完善具有一定通用性的中、小、微型燃機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)，滿足各類型燃機(jī)試驗(yàn)需求，推進(jìn)中小型燃機(jī)示范應(yīng)用。
我國中小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)主要來自航改機(jī)型，主要采用自主化研發(fā)路線，基礎(chǔ)體系相對健全，各型燃機(jī)均初步形成了工程設(shè)計(jì)體系和設(shè)計(jì)規(guī)范等，建立了壓氣機(jī)、燃燒器試驗(yàn)臺(tái)、高溫部件及整機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，形成了高水平的研制隊(duì)伍。但是，我國中小型燃機(jī)在效率、排放等方面仍落后于西方發(fā)達(dá)國家，在設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、運(yùn)維方面的自主化能力仍有待進(jìn)一步增強(qiáng)。
“十四五”期間，將繼續(xù)推進(jìn)自主化中小型燃機(jī)的研發(fā)、實(shí)施示范試驗(yàn)和工程化推廣應(yīng)用，對于加快我國中小型燃機(jī)技術(shù)的全面掌握，保障分布式能源燃機(jī)和油氣長輸管線用燃機(jī)的供應(yīng)鏈安全，有著重要意義。
重型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面，任務(wù)提出，突破重型燃?xì)廨啓C(jī)自主設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)等關(guān)鍵瓶頸技術(shù)，研制具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的300兆瓦等級(jí)的F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī);開展50兆瓦至70兆瓦等級(jí)原型機(jī)自主開發(fā)、制造和試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā);突破重型燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片毛坯的自主設(shè)計(jì)、鑄造及檢測技術(shù)，開展引進(jìn)型F級(jí)、H/J級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件、控制系統(tǒng)、運(yùn)維檢修服務(wù)自主化創(chuàng)新示范及工程驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)引進(jìn)型重型燃?xì)廨啓C(jī)制造本地化，熱端部件和總裝國產(chǎn)化，推動(dòng)G/H級(jí)先進(jìn)高效燃機(jī)自主研制，形成基本完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)重型燃機(jī)設(shè)計(jì)體系以及相應(yīng)規(guī)范、軟件和數(shù)據(jù)庫。
在重型燃機(jī)方面，我國在較長時(shí)期內(nèi)采取了引進(jìn)機(jī)型消化吸收的研發(fā)模式，截至“十三五”末期已基本掌握了全部冷端部件的設(shè)計(jì)制造能力。“十三五”期間，我國強(qiáng)化了重型燃機(jī)的研發(fā)力度，開展了多個(gè)機(jī)型的燃機(jī)國產(chǎn)化示范，在一定程度上推進(jìn)了熱端部件加工制造能力的提升。自主化研發(fā)攻關(guān)方面，“十三五”期間，F(xiàn)級(jí)和H級(jí)燃機(jī)的研制得到了較快推進(jìn)，目前正在實(shí)施示范工程的前期工作;另外，東汽G50燃機(jī)采用完全自主化設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試運(yùn)維技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。
“十四五”期間，我國將繼續(xù)采用雙輪驅(qū)動(dòng)模式，一方面繼續(xù)加強(qiáng)先進(jìn)引進(jìn)型重型燃機(jī)的消化吸收，推動(dòng)更大范圍熱部件的國產(chǎn)化制造能力，另一方面大力支持完全自主化機(jī)型的研發(fā)，完善基礎(chǔ)體系，不斷提升能效環(huán)保性能。
推動(dòng)燃機(jī)裝備技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵措施
為推動(dòng)“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新，《規(guī)劃》提出了8項(xiàng)保障措施，對于推動(dòng)燃機(jī)裝備技術(shù)發(fā)展具有重要意義。由于燃機(jī)裝備技術(shù)研發(fā)難度高、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、經(jīng)費(fèi)需求多、持續(xù)周期長，以能源工程示范應(yīng)用帶動(dòng)裝備研發(fā)是十分有效的途徑。因此，“推動(dòng)能源科技成果示范應(yīng)用”措施的相關(guān)內(nèi)容具有現(xiàn)實(shí)意義。
該項(xiàng)措施提及“完善能源技術(shù)裝備首臺(tái)(套)政策，進(jìn)一步細(xì)化落實(shí)容錯(cuò)機(jī)制等支持措施”，預(yù)計(jì)容錯(cuò)機(jī)制能夠更清晰地界定“盡職免責(zé)”的原則，在一定程度上減少投資方在投資決策風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)決策風(fēng)險(xiǎn)等方面的顧慮，更加積極地應(yīng)用國產(chǎn)化燃機(jī)裝備。
該項(xiàng)措施提及“鼓勵(lì)地方制定細(xì)化首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備支持政策，經(jīng)國家認(rèn)定的首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備示范項(xiàng)目，根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)給予優(yōu)惠和支持”，有利于幫助相應(yīng)項(xiàng)目改善經(jīng)濟(jì)性，通過優(yōu)先調(diào)度、氣價(jià)優(yōu)惠等方式對沖國產(chǎn)化燃機(jī)在投資、效率等方面可能存在的劣勢。
該項(xiàng)措施提及“鼓勵(lì)用戶企業(yè)建立健全首臺(tái)(套)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在確保安全的前提下推進(jìn)能源首臺(tái)(套)技術(shù)裝備示范應(yīng)用。研究建立能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備推廣指導(dǎo)目錄，向市場推廣經(jīng)過示范驗(yàn)證的先進(jìn)能源技術(shù)裝備”，將有效推動(dòng)國產(chǎn)化先進(jìn)裝備的應(yīng)用，更好地分?jǐn)傃邪l(fā)成本，提升研發(fā)企業(yè)對于市場的預(yù)期和信心，并激勵(lì)研發(fā)企業(yè)在先期研發(fā)、長周期研發(fā)中投入更多的資源。“十四五”能源國際合作的宏偉藍(lán)圖已經(jīng)擘畫，高質(zhì)量發(fā)展的沖鋒號(hào)已經(jīng)吹響。面對新形勢、新挑戰(zhàn)、新使命、新征程，《規(guī)劃》為“十四五”能源國際合作指明了方向。只要我們堅(jiān)持以《規(guī)劃》為引領(lǐng)，心往一處想，勁往一處使，能源國際合作必將行穩(wěn)致遠(yuǎn)，也必將為構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出新的更大貢獻(xiàn)!
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