前不久，我国首台全国产化F级50兆瓦重型燃气轮机商业示范机组，正式投入商业运行。重型燃气轮机被誉为工业装备制造业“皇冠上的明珠”， 全世界只有极少数国家能够自主研制。这台燃机的研制经历了长达13年的时间，突破多项关键核心技术，实现了重大核心装备“从0到1”的突破，被称作是中国的“争气机”。同时，该装备还带动了上下游近300家企业的技术进步，提升壮大了高端制造产业链。

我国首台自主研制的

F级50兆瓦重型燃气轮机

正式投入商业运行

燃气轮机是将空气吸入后逐级压缩，压缩后的空气和天然气燃料在燃烧室混合后剧烈燃烧，产生高温高压气流推动涡轮透平旋转做功，输出强大动力。主要用作燃气电厂发电、分布式能源，也是天然气、石油等长输管线的核心动力装备，还可以为大型舰船提供动力。

3月8日，在广东英德华侨工业园的一座天然气分布式能源站里。我国首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机发电机组“G50”，正在接受进入商业运行前的最后考验。

伴随着大屏幕上倒计时结束，我国首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机G50正式投入商业运行。为了走到这一刻，整个团队用了13年。

这次投入商业运行的F级50兆瓦重型燃机，代号“G50”，由2万多个零件组成，与同功率火力发电机组相比，一年可减少碳排放超过50万吨，联合循环一小时发电量超过7万千瓦时，可以满足7000个家庭一天的用电需求，比普通燃煤电站发电效率高出10-15%。

广东华电清远能源有限公司副总经理李林浩，是G50燃机所在能源站项目的生产负责人。他告诉记者，传统煤电需要提前一天时间做准备，才能正常开机并网，而G50燃机最快并网只需要20分钟。

广东华电清远能源有限公司副总经理 李林浩：我们燃机是一个高转速的燃机，在高转速的情况下，我们燃机的振动，以及配套的齿轮箱振动都非常稳定，而且达到了优秀值。同时燃机升降负荷的速率非常快，我们可以启机20分钟就可以并网，并网的速度远远超出了煤机。

作为从业20多年的电力老兵，穆海兵负责G50机组后续的运维工作。他曾经参与了十几个电站项目的建设维护。他说以前燃机都是用国外的产品，系统也是国外的，到机组大修的时候，他们只能给国外派来的工程师打下手，关键设备的修理、关键参数的调整都接触不到。

广东华电清远能源有限公司华侨园项目运维值长 穆海兵：一个词就是卡脖子，紧紧地把你脖子卡住了。心里面也感觉到不平，但是没有办法。

去年8月，穆海兵听说首台国产F级重型燃机即将在广东清远投产，主动申请参加项目调试维护工作。

燃气机发电清洁高效，响应速度快，已经成为许多发达国家主要的发电方式。我们国家近些年燃气发电装机容量也在持续增长。截至2022年6月底，中国燃气发电装机容量为1.1亿千瓦，排名世界第三。预计到2025年，燃气发电装机规模将达到1.5亿千瓦左右。

重型燃气轮机核心部件的设计生产技术，仅世界上少数几个国家能够掌握。燃机高温部件的使用寿命为5万小时左右，机组后续运维成本高昂，一直是电力企业“不能承受之重”。

广东华电清远能源有限公司副总经理 李林浩：更换的高温部件成本非常高，燃机检修几千万是很正常的，甚至要到上亿。比如说去年盈利五千万，今年又盈利五千万，可能到了第二年要付长协费的时候，一下子支出一个多亿，相当于前两年白干了。

如今，我国首款自主研制F级50兆瓦重型燃机已经成功商用，李林浩他们的处境正在发生改变。

克服重重困难

近300家企业共同打造本土产业链

四川德阳经济技术开发区，中国重大技术装备制造业基地。我国首台自主研发F级重型燃气轮机G50就诞生在这里。

G50燃机一次点火成功，设备运转正常，试验进展顺利。然而，2009年艾松刚刚加入G50研发团队的时候却是另外一番情景。

东方电气集团东方汽轮机有限公司总设计师 艾松：我们的人基本叫做一穷二白，就穷得没有东西，第二个就是大家都是小白，就是对于真正的自主研发一台燃气轮机需要的技术也好，需要的积淀也好，需要的经验也好，当时大家基本就没有认识。

燃气轮机主要由压气机、燃烧器、透平三大部件组成。燃烧器是燃机的动力来源，也是国外技术封锁最严密的关键核心部件之一。经过几年的设计研发，G50燃烧器终于进入试验阶段，其中最关键最初始的点火试验，他们就整整经过了7年的摸索。

2016年，G50团队第一次进行燃烧器点火试验。没想到点火失败，而随后的故障排除中他们发现可能中间存在一秒钟的误差。

东方电气集团东方汽轮机有限公司总设计师 艾松：燃气轮机这个点火比较难，相当于在12级台风里面点燃一根蜡烛。

G50燃气轮机燃烧器是在1350摄氏度以上的高温环境下工作。这样的温度几乎已经达到了金属的熔点。田晓晶他们需要在提高燃烧度效率的同时，对燃烧器进行十分严苛的冷却设计。

东方电气集团东方汽轮机有限公司副总工程师 赵世全：每个事情都是站在这个悬崖的边上，还不掉下去。但是因为它是很危险，那是不是边，万一你跨错了，多迈了半步，那你有可能就下去了，所以它每一个地方都要求你必须准确。

日复一日，踩着悬崖边探索。2018年底，田晓晶他们终于迎来燃烧器设计的又一个关键试验——冲击满负荷。而意外再次发生。试验参数异常、燃烧器损坏，他们第一次遭遇到了书本上的那个令人生畏的难题——热声振荡。

东方电气集团东方汽轮机有限公司重型燃机装备研究所副主任 田晓晶：对于我们来说是一个非常致命性的危险，因为像这种高频的振荡，在10秒钟之内就可以导致整个结构的一个损坏。

为了解决这个难题，田晓晶他们四处查阅文献，终于在国外一本相关的著作中找到了线索。著作晦涩难懂，团队十几个人光翻译这本书就翻译了26万字。

“缺少专家那就把自己培养成专家，缺少经验那就去试出经验。”是G50团队常说的一句话。科研无坦途。要想实现从0到1的突破，没有捷径可走，只有日复一日的磨炼。十年前，他们开始制作第一只燃烧器的时候，加工成品率还不到10%，如今成品率在90%以上。

燃气轮机由20000多个零部件组成。除了燃烧器，高温透平叶片也是G50团队需要攻克的难点。

东方电气集团东方汽轮机有限公司副总工程师 赵世全：就像一块冰把它扔到开水里它还不化，当然那个比喻不一定合适，就是证明这些高温部件设计的难度，因为它在熔点之上工作。

为了解决这个难题，高温透平叶片被设计成空心结构，当叶片高速旋转时，空气进入叶片内部，可以形成对流冷却。

东方电气集团东方汽轮机有限公司重型燃机装备研究所高级工程师 张琼元：我们行业里面有这么一句话，一支叶片就相当于一辆汽车的价格，在我们国产化之前，如果从国外进口的话，一支叶片可能需要十几万、二十几万，我们国产化之后，成本可以到一两万元左右。

2022年11月25日，先后投入研发资金近20亿元，经历了13年、4000多个日夜的坚守，G50燃机终于迎来发运时刻。

如今，东方电气集团拥有目前国内唯一、全球领先的燃气轮机叶片加工无人工厂。G50压气机叶片和高温透平叶片正在这里加工生产。24小时不间断加工、毫秒级精准定位、40秒内智能送料、加工精度0.03mm、质量合格率99%、人均效率提升650%....惊人的数据在这个车间不断被刷新。

在G50在研发生产过程中，东汽并非孤军奋战，他们联合了高校、科研院所等相关单位，形成攻关联盟，并同上下游近300家企业共同打造本土产业链。

四川欧杰特机电设备公司承担了G50一百多个零部件的加工生产；二重装备铸锻公司承担了G50轮盘锻件的研发生产；中国航发成发科技为G50燃气轮机加工了首台套高温透平叶片；中国航发四川燃气涡轮研究院，为G50燃气轮机部件试验和整机试验研制了包含数千个测点的整套测量系统；南京高精齿轮集团仅用4个月时间便实现G50新齿轮箱国产化制造，创造了该类型齿轮箱制造周期新纪录。

除此之外，中国华电、国家电投和东方电气携手合作，推动G50燃气轮机在广东清远、四川德阳商业示范项目落地，打通了我国自主燃机从研发试验走向产业化的“最后一公里”。

东方电气集团东方汽轮机有限公司副总经理 方宇：团结造机，小范围是东汽内部各个单位团结造机，大的范围是整个产业链上下游一起团结造机。我们一开始就定下了总体方针，就是要培育自己的产业链，能国产化的，我们都用国产化。这样把国内这个产业链建立起来。我们G50是和我们产业链上面的企业共同成长。

记者：张超 编辑：孙菁