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痛点|“受气”的天然气发电③:以燃机国产化降本,杯水车薪

日期:2021-07-15    来源:澎湃新闻  作者:杨漾

国际燃气网

2021
07/15
08:04
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关键词: 气电行业 天然气发电 重型燃气轮机

“气价偏高、气源时有中断、政策不完善,是气电发展面临的三大问题。”国务院发展研究中心资源与环境政策研究所研究员郭焦锋对记者表示。

上述因素的存在,导致中国的天然气发电虽为低碳清洁能源,角色却很尴尬,生存空间受到煤电和新能源的双重挤压。但在低碳转型目标下,污染小、灵活性强的气电不可缺席,它是衔接传统能源与零碳新能源世界的桥梁。

偌大的厂房内机器轰鸣作响。地面极其洁净,由巨大设备延伸出纵横管道。室内的温度很高,没有散热措施,光是站着一动不动,片刻后已是汗流浃背。

在这样一个空间内,装有目前世界上燃烧温度最高、单体功率最大以及效率最高的H级燃气轮机,重达390吨。采用一台该机型的联合循环机组,可满足一个300万人口规模城市的家庭用电需求。

重型燃机是燃气轮机家族中出力最大的成员,它的兄弟还包括航空发动机、航改燃气轮机、船用燃气轮机、各种小微燃气轮机等等。按照透平进口燃气温度的不同,重型燃机的主流机型可分为E级、F级和H级。H级燃机,是德国西门子、美国GE等老牌燃机巨头近年来竞逐中国天然气发电市场的主推产品。

造出自主设计、具备国际水平的重型燃气轮机,是中国燃气轮机行业追逐了六十多年的梦想。超大型燃气轮机被公认为世界上最难造的机械装备,将其誉作“制造业皇冠上的明珠”,毫不夸张。燃气轮机高温部件长期运行在金属熔点以上,同时承受着极高的应力和腐蚀环境,设计难度极大。

经过半个多世纪技术进步和企业重组,西门子、GE和三菱公司各自形成了完整的技术体系和产品系列并垄断了全球市场。作为行业的后来者,中国燃气轮机产业发展经历了几起几落。进入21世纪后,以西气东输和进口液化天然气为标志,为燃气轮机提供了燃料,燃气轮机产业又恢复发展,并成为了我国能源结构调整的重要组成部分。2001年至2007年六年间,我国以三次“打捆招标、市场换技术”方式引进GE、西门子、三菱公司的F/E级重型燃气轮机50余套,由哈汽-GE、东汽-三菱、上汽-西门子、南汽-GE四个联合体实现国产化制造。

“市场换技术”并未让中方如愿掌握核心技术。外方不转让设计技术,且将关键零部件和关键材料制造全部掌控在自己手里。除了制造和销售,中方企业无法参与联合研发,更别说涉足利润更为丰厚的燃机服务环节。

燃气轮机核心技术未完全掌握,导致国内燃气电厂的运营成本居高不下。当前国内三大动力集团与国际燃机供应商组成联合体共同生产燃机,燃机生产的国产化率已经达到70%以上。但在一些高端热通道部件、高端备用部件等方面,我国仍未掌握自主设计和制造技术。国内燃机的调试、检修、维护等工作几乎全部由国外燃机制造企业完成,国内燃气电厂大部分依托制造厂家服务协议模式管理燃机设备,费用不菲。

“目前我国尚缺少燃机燃烧室、高温透平叶片等关键热部件自主设计和制造能力。”江苏省能源局天然气发电及分布式能源工程研究中心秘书长刘志坦表示,这不仅影响制约设备国产化水平,而且使得机组投产后核心部件的运行维护被外国供应商垄断,检修维护费居高不下,从而影响企业生产成本,在一定程度上制约了气电在国内的发展。目前,燃气电厂的建设成本与其他发电形式相比已属于最低水平,9F级燃气电厂的全口径全厂单位造价不到2500元,成本较高的是后期运维服务。

“个人体会最大的痛处,是(燃机)装备制造掌握在国外手里,随时可以给你卡脖子。”从事气电行业超过10年的协鑫能源科技股份有限公司副总经理王世宏谈及此事时,情绪难抑激动。“明珠”虽亮,但摘取不易。“核心部件只能靠进口,造成投资成本和运维成本高企。”他强调说,要拉动提升国内气电高端装备制造水平,必须做大气电市场。

这又回到了一个 “鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题。气电市场不断壮大,才能持续吸引足够的资金和资源投向燃机核心部件和材料的攻关;但燃机国产化水平受压制,一定程度上又制约了气电产业的发展。

通过发电装备的国产化降低项目造价,在中国水电和火电机组上有着成功经验。气电能否效仿?

比如,在三峡电站之前,国内厂家尚不具备制造35万千瓦以上水电机组的能力。依托三峡工程实施的大型机组国产化战略,通过技贸结合、技术引进、消化吸收再创新,使得国内厂家掌握了机组设计、制造的核心技术,国内水电重大装备制造业实现跨越式发展。在后续大型水电站建设过程中,国产化不断深化。大型水电机组及重要机电设备的全面国产化带来的直观效益,是大幅降低水电项目工程造价,提高了售后服务保障度,同时推动了水电行业科技进步和产业发展。

现阶段,进一步深化燃机国产化对降低气电成本而言贡献能有多大?

一位长期深耕燃气轮机制造行业的业内人士对澎湃新闻(www.thepaper.cn)坦言,目前燃机国产化已经比较深入,更彻底的国产化对降低设备价格几乎没有贡献。从降低燃机服务价格来说,影响电的成本,只有几厘钱。“因为两台F级长协(服务)合同总价两亿多,摊到每度电才八厘钱。长协价格能通过燃机国产化降低1/3,国产化后的利益全部由电厂享受,那也就是度电成本下降2厘而已。”

类似的观点得到另外两位电厂人士的赞同,相比于燃料成本偏高和对天然气稳定供应的顾虑,燃机国产化突围对于气电降本的作用可谓杯水车薪。“完全自主化的燃机即使出来,对燃气电厂建设成本的影响也很小,因为目前的单位造价已经很低,对度电成本的影响顶多1分钱。但通过自主技术研发,对于提升本土厂商维修服务能力、降低服务成本来说会有帮助。”

当然,燃气轮机自主化的意义不止在于燃气发电装备层面和商业领域,也是航空、舰船等领域的关键设备。

近年来,重型燃机自主化方面取得一系列重要进展,比如2014年上海电气收购欧洲大型燃机制造商意大利安萨尔多能源公司40%股权后,两者的合资公司在两年时间内实现了所有高端部件全部在上海本土化生产(目前上海电气对安萨尔多能源公司的持股比例为12%,其余88%由意大利国有的CDP Equity持有)。2020年11月,东方电气集团东方汽轮机有限公司自主研发的国内首台F级50MW重型燃气轮机达到满负荷。由国家电投集团控股的中国联合重型燃气轮机技术有限公司计划到2030年完成400MW级G/H级产品研制。

归根结底,气电之困,主要原因不在于装备端,依然是燃料成本和上网电价的“两头夹击”,导致其利润空间逼仄。如何走出困境? 作为过渡能源,气电的窗口期还有多久?


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