摘要：作為全球增速最快的燃氣輪機機組，GE HA級燃氣輪機已經在全球累計銷售76臺套，足跡遍布全球超過15個國家和地區，惠及超過25個發電客戶。
重型燃機，一直被譽為裝備制造業“皇冠上的明珠”。作為能源高效、清潔利用的重大技術裝備，重型燃機是中國重點突破和發展的大國重器，也是我國“十三五”發展計劃中要實施的100項重點任務之首。但現實中，不論是設計技術、高溫部件制造技術還是運行維護技術，這些燃機制造中的瓶頸都尚未實現突破。解決燃氣發電項目設備瓶頸，在國內基本形成完整的重型燃氣輪機產業體系尚且任重道遠。GE作為全球燃機制造巨頭之一，從二戰后研制出第一臺燃機開始，到全球首個配置GE 9HA燃機的法國電力公司（EDF）布尚電廠以62.22%的實測聯合循環全廠效率被吉尼斯世界紀錄認定為全球最高效的50赫茲電廠，在近70年的時間內持續領跑全球燃機市場，并不斷創新，繼續向著凈效率65%的目標一路狂飆。其成功的背后到底擁有著怎樣的奧秘？是否能為“重型燃機中國造”的目標提供些許思考？不久前，機電商報記者親赴GE位于美國格林威爾的重型燃機生產基地，將其首次面對中國記者開放的眾多“看家法寶”一覽無余。這座始建于1968年的生產基地，在過去十年就申請了7000多項專利技術。
關于未來
“我們對氣電有著長期的承諾，我們對燃氣發電系統投入了很多，我們有著最有競爭力的產品線。而且未來我們還會為之持續投入，保持GE在行業中的領先地位。”剛剛上任不到3個月的GE燃氣發電總裁兼首席執行官查克·紐金特在面對全球媒體的首次亮相中顯得信心滿滿。事實上，在一連串的驕人業績背后，查克·紐金特的自信確實有理有據。作為全球增速最快的燃氣輪機機組，GE HA級燃氣輪機已經在全球累計銷售76臺套，足跡遍布全球超過15個國家和地區，惠及超過25個發電客戶。在機電商報記者到達格林威爾的這些天，GE第26套HA級機組也已正式并網發電。
GE燃氣發電總裁兼首席執行官查克·紐金特
根據國際能源署的預測，到2040年，全球能源需求量將增長30%，這相當于在如今全球能源需求的基礎上再增加一個中國和印度的消費量。世界滿足其日益增長的能源需求的方式發生了巨大變化，天然氣發電、可再生能源、節能增效將成為發展主流。
“通過多樣化的燃料組合和領先業界的技術實力，GE發電集團將持續引領客戶順利渡過這場能源變革。”GE發電集團總裁兼首席執行官羅素·斯托克斯表示，“我們注意到，天然氣在世界能源組合當中將長期發揮著重要作用，并將為多種可再生能源提供必要補充。我們的HA級燃氣發電技術在能效水平方面達到了前所未有的高度，并能夠幫助客戶達成更為嚴格的排放目標。”
據悉，GE于2016年投放市場的HA級燃氣輪機是世界最大型、最高效的先進重型燃氣輪機。自上市以來，GE的HA級燃氣輪機已經成功造就了全球最為高效的50赫茲與60赫茲電廠，并保持吉尼斯世界紀錄。2018年3月，配置GE 7HA燃氣輪機的日本中部電力株式會社西名古屋電廠一期實測聯合循環全廠效率達63.08%，被吉尼斯世界紀錄認定為全球最為高效的聯合循環電廠。而聯合循環效率超過64%的GE 9HA.02燃機已于2018年起接受訂購。截至目前，GE HA級燃氣輪機的運行時數已超11.8萬小時，同時也成為全球增速最快的燃氣輪機機組。
GE9HA機組
“對于GE而言，我們的優勢就是擁有非常豐富的產品線。我們的航改型燃機可以在短短幾周時間內完成部署、投入運營、實現快速發電；我們的HA級燃機持續保持著聯合循環效率的吉尼斯世界紀錄，這一切都得益于多年來我們對這些產品線的持續投資。未來，GE將繼續對這些產品進行投資，切實幫助各類燃氣發電企業有效滿足電力需求，并不斷提升他們的盈利能力。” 查克·紐金特繼續講道。
關于創新
燃氣輪機每秒可以燒掉40磅天然氣，即便減少0.3%的用量，每年也能為客戶節省數百萬美元的燃料成本。“我們之所以能在競爭中勝出就是因為我們的天然氣發電站效率高、排放低、靈活性高，而這就是HA機型帶給我們的好處。”在 Competitive Power Ventures（CPV）電力開發與資產管理公司副總裁湯姆·拉姆齊看來，GE HA級燃機不僅為公司創造了價值，也為最終用戶帶來了更優惠的用電價格。作為一家獨立的發電企業，Competitive Power Ventures（CPV）電力開發與資產管理公司在全美范圍內開發商業天然氣和可再生能源項目。也是GE第一家將雙燃料方案應用于7HA燃機發電項目的客戶。CPV Towantic能源中心安裝了兩臺7HA.01燃氣輪機及其配套工程設備，這座805兆瓦聯合循環發電站的發電量至少可滿足80萬個美國家庭的用電需求。
“GE是世界領先的燃氣輪機和噴氣發動機生產商。在我看來，燃氣輪機領域的創新是一個漸進的過程，通過將漸進性的和少數革命性的技術混合在一起，我們不斷改善燃氣輪機的性能，這也讓我們可以為世界各地的客戶帶來最高效的燃氣輪機。盡管看起來我們在燃氣輪機結構上沒有革命性變化，但我們對燃氣輪機持續改進所使用的技術肯定是革命性的。所以你千萬不要低估這些技術的創新成就。” 查克·紐金特進一步指出。
在過去40年間，GE位于格林威爾的重型燃機制造基地始終引領技術先鋒。截至2017年底，其生產的燃氣輪機總量已經達到 3235臺套。目前這一基地已 不僅僅是GE燃機的制造基地，其下轄的先進制造中心、燃氣輪機技術中心、維修服務中心、維修開發中心、燃氣輪機技術實驗室、全轉速全負荷測試臺、全轉速空載測試臺、燃燒室技術中心等覆蓋了新技術、設計工程、生產、發包、測試、服務與維修等燃機全生命周期中的方方面面。
投資總額超過2.3億美元的全轉速全負荷測試臺主要用于檢測驗證 F級和HA級燃氣輪機 。具備離網變速滿負荷檢測能力 ，可完全模仿真實的電網環境，也是全球最大最全面的燃氣輪機系統驗證測試臺。
首次揭開神秘面紗的GE先進制造中心，初期投資就高達 7300 萬美元， 后期又追加投資 3.27 億美元。通過聚焦創新技術，GE 先進制造中心能夠更加快速地為市場設計、測試、迭代驗算并推出領先于業界的產品：用于燃氣輪機、飛機發動機的陶瓷基復合材料（CMC）、先進樹脂基復合材料等。而令GE引以為傲的增材制造（3D打印），正在加速幫助其進行技術革新。通過3D打印技術，GE可以制造出結構更復雜的燃燒室和制造工藝非常復雜的輪機葉片。在燃燒室技術中心，機電商報記者看到了GE即將應用到首臺套9HA燃機上的微孔預混燃燒室。
GE先進制造中心
該項目以美國能源部（DOE）撥款扶持的氫能源計劃作依托，早在2006年就已啟動。理念在于通過燃料空氣的微控混合來降低燃燒脈動，即所謂的燃燒不穩定。與傳統燃燒室相比，微孔預混燃燒室有398個微型混合器，每個混合器都能釋放燃料和空氣的混合物，大幅提升了燃料與空氣混合的均勻性，能夠讓燃燒室承受更高的燃燒溫度，從而讓9HA機組獲得最佳的效率、最低的排放。目前，GE把下一代燃機的聯合循環目標效率設定在65%，而在實現這一目標的過程中，微孔預混燃燒必將發揮至關重要的作用。
微孔預混燃燒室設計中，最核心、最關鍵的技術在于增材制造的應用，通過3D打印不僅可以杜絕燃料泄漏從而提高產品的可靠性，還可以將原來的66個部件嚴絲合縫形成一個部件。“為什么要用3D打印，有三個原因：第一個就是快，相比傳統工業更快；第二個就是性能好，最新進的制造工藝、最先進的設計理念打印出來的零部件可以進一步提升燃機性能；第三個原因就是可以縮減成本，簡化供應鏈。在一些情況下，我們甚至能生產出低于傳統零部件成本的3D打印零部件。”在先進制造中心負責人看來，3D打印技術在關鍵零部件上的充分應用，能夠幫助GE燃機把新產品的推出周期提前一年時間。 而長期來看，先進的增材制造技術有望為 GE 節省 30 億~ 50 億美元的成本。
目前，首臺套為客戶生產的微孔預混燃燒室已在GE格林維爾工廠生產制造完畢，很快將發至法國貝爾福（Belfort）工廠進行全轉速空載測試，并裝配到9HA.01重型燃氣輪機上。工廠測試結束后，該燃機將發往位于中國的華電天津軍糧城電廠，這也是首臺套應用到9HA機組上的微孔預混燃燒室。
“中國市場對于GE來講，是非常重要的。我們希望在這個市場可以保持領先地位，并獲得客戶的認可。與此同時，GE將繼續投資未來，并在增材制造和數字化等創新技術領域保持領先地位。” 查克·紐金特講道。
