摘要：作為全球增速最快的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，GE HA級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)在全球累計(jì)銷售76臺(tái)套，足跡遍布全球超過15個(gè)國家和地區(qū)，惠及超過25個(gè)發(fā)電客戶。
重型燃機(jī)，一直被譽(yù)為裝備制造業(yè)“皇冠上的明珠”。作為能源高效、清潔利用的重大技術(shù)裝備，重型燃機(jī)是中國重點(diǎn)突破和發(fā)展的大國重器，也是我國“十三五”發(fā)展計(jì)劃中要實(shí)施的100項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之首。但現(xiàn)實(shí)中，不論是設(shè)計(jì)技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)還是運(yùn)行維護(hù)技術(shù)，這些燃機(jī)制造中的瓶頸都尚未實(shí)現(xiàn)突破。解決燃?xì)獍l(fā)電項(xiàng)目設(shè)備瓶頸，在國內(nèi)基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)體系尚且任重道遠(yuǎn)。GE作為全球燃機(jī)制造巨頭之一，從二戰(zhàn)后研制出第一臺(tái)燃機(jī)開始，到全球首個(gè)配置GE 9HA燃機(jī)的法國電力公司（EDF）布尚電廠以62.22%的實(shí)測聯(lián)合循環(huán)全廠效率被吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)定為全球最高效的50赫茲電廠，在近70年的時(shí)間內(nèi)持續(xù)領(lǐng)跑全球燃機(jī)市場，并不斷創(chuàng)新，繼續(xù)向著凈效率65%的目標(biāo)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(jī)中國造”的目標(biāo)提供些許思考？不久前，機(jī)電商報(bào)記者親赴GE位于美國格林威爾的重型燃機(jī)生產(chǎn)基地，將其首次面對(duì)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(chǎn)基地，在過去十年就申請了7000多項(xiàng)專利技術(shù)。
關(guān)于未來
“我們對(duì)氣電有著長期的承諾，我們對(duì)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)投入了很多，我們有著最有競爭力的產(chǎn)品線。而且未來我們還會(huì)為之持續(xù)投入，保持GE在行業(yè)中的領(lǐng)先地位?！眲倓偵先尾坏?個(gè)月的GE燃?xì)獍l(fā)電總裁兼首席執(zhí)行官查克·紐金特在面對(duì)全球媒體的首次亮相中顯得信心滿滿。事實(shí)上，在一連串的驕人業(yè)績背后，查克·紐金特的自信確實(shí)有理有據(jù)。作為全球增速最快的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，GE HA級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)在全球累計(jì)銷售76臺(tái)套，足跡遍布全球超過15個(gè)國家和地區(qū)，惠及超過25個(gè)發(fā)電客戶。在機(jī)電商報(bào)記者到達(dá)格林威爾的這些天，GE第26套HA級(jí)機(jī)組也已正式并網(wǎng)發(fā)電。
GE燃?xì)獍l(fā)電總裁兼首席執(zhí)行官查克·紐金特
根據(jù)國際能源署的預(yù)測，到2040年，全球能源需求量將增長30%，這相當(dāng)于在如今全球能源需求的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)中國和印度的消費(fèi)量。世界滿足其日益增長的能源需求的方式發(fā)生了巨大變化，天然氣發(fā)電、可再生能源、節(jié)能增效將成為發(fā)展主流。
“通過多樣化的燃料組合和領(lǐng)先業(yè)界的技術(shù)實(shí)力，GE發(fā)電集團(tuán)將持續(xù)引領(lǐng)客戶順利渡過這場能源變革?！盙E發(fā)電集團(tuán)總裁兼首席執(zhí)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(dāng)中將長期發(fā)揮著重要作用，并將為多種可再生能源提供必要補(bǔ)充。我們的HA級(jí)燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)在能效水平方面達(dá)到了前所未有的高度，并能夠幫助客戶達(dá)成更為嚴(yán)格的排放目標(biāo)。”
據(jù)悉，GE于2016年投放市場的HA級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)是世界最大型、最高效的先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)。自上市以來，GE的HA級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)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(jì)錄。2018年3月，配置GE 7HA燃?xì)廨啓C(jī)的日本中部電力株式會(huì)社西名古屋電廠一期實(shí)測聯(lián)合循環(huán)全廠效率達(dá)63.08%，被吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)定為全球最為高效的聯(lián)合循環(huán)電廠。而聯(lián)合循環(huán)效率超過64%的GE 9HA.02燃機(jī)已于2018年起接受訂購。截至目前，GE HA級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行時(shí)數(shù)已超11.8萬小時(shí)，同時(shí)也成為全球增速最快的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組。
GE9HA機(jī)組
“對(duì)于GE而言，我們的優(yōu)勢就是擁有非常豐富的產(chǎn)品線。我們的航改型燃機(jī)可以在短短幾周時(shí)間內(nèi)完成部署、投入運(yùn)營、實(shí)現(xiàn)快速發(fā)電；我們的HA級(jí)燃機(jī)持續(xù)保持著聯(lián)合循環(huán)效率的吉尼斯世界紀(jì)錄，這一切都得益于多年來我們對(duì)這些產(chǎn)品線的持續(xù)投資。未來，GE將繼續(xù)對(duì)這些產(chǎn)品進(jìn)行投資，切實(shí)幫助各類燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)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(xù)講道。
關(guān)于創(chuàng)新
燃?xì)廨啓C(jī)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(jié)省數(shù)百萬美元的燃料成本。“我們之所以能在競爭中勝出就是因?yàn)槲覀兊奶烊粴獍l(fā)電站效率高、排放低、靈活性高，而這就是HA機(jī)型帶給我們的好處。”在 Competitive Power Ventures（CPV）電力開發(fā)與資產(chǎn)管理公司副總裁湯姆·拉姆齊看來，GE HA級(jí)燃機(jī)不僅為公司創(chuàng)造了價(jià)值，也為最終用戶帶來了更優(yōu)惠的用電價(jià)格。作為一家獨(dú)立的發(fā)電企業(yè)，Competitive Power Ventures（CPV）電力開發(fā)與資產(chǎn)管理公司在全美范圍內(nèi)開發(fā)商業(yè)天然氣和可再生能源項(xiàng)目。也是GE第一家將雙燃料方案應(yīng)用于7HA燃機(jī)發(fā)電項(xiàng)目的客戶。CPV Towantic能源中心安裝了兩臺(tái)7HA.01燃?xì)廨啓C(jī)及其配套工程設(shè)備，這座805兆瓦聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站的發(fā)電量至少可滿足80萬個(gè)美國家庭的用電需求。
“GE是世界領(lǐng)先的燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商。在我看來，燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的創(chuàng)新是一個(gè)漸進(jìn)的過程，通過將漸進(jìn)性的和少數(shù)革命性的技術(shù)混合在一起，我們不斷改善燃?xì)廨啓C(jī)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?xì)廨啓C(jī)。盡管看起來我們在燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)上沒有革命性變化，但我們對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)持續(xù)改進(jìn)所使用的技術(shù)肯定是革命性的。所以你千萬不要低估這些技術(shù)的創(chuàng)新成就?！?查克·紐金特進(jìn)一步指出。
在過去40年間，GE位于格林威爾的重型燃機(jī)制造基地始終引領(lǐng)技術(shù)先鋒。截至2017年底，其生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)總量已經(jīng)達(dá)到 3235臺(tái)套。目前這一基地已 不僅僅是GE燃機(jī)的制造基地，其下轄的先進(jìn)制造中心、燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)中心、維修服務(wù)中心、維修開發(fā)中心、燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、全轉(zhuǎn)速全負(fù)荷測試臺(tái)、全轉(zhuǎn)速空載測試臺(tái)、燃燒室技術(shù)中心等覆蓋了新技術(shù)、設(shè)計(jì)工程、生產(chǎn)、發(fā)包、測試、服務(wù)與維修等燃機(jī)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(zhuǎn)速全負(fù)荷測試臺(tái)主要用于檢測驗(yàn)證 F級(jí)和HA級(jí)燃?xì)廨啓C(jī) 。具備離網(wǎng)變速滿負(fù)荷檢測能力 ，可完全模仿真實(shí)的電網(wǎng)環(huán)境，也是全球最大最全面的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)驗(yàn)證測試臺(tái)。
首次揭開神秘面紗的GE先進(jìn)制造中心，初期投資就高達(dá) 7300 萬美元， 后期又追加投資 3.27 億美元。通過聚焦創(chuàng)新技術(shù)，GE 先進(jìn)制造中心能夠更加快速地為市場設(shè)計(jì)、測試、迭代驗(yàn)算并推出領(lǐng)先于業(yè)界的產(chǎn)品：用于燃?xì)廨啓C(jī)、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的陶瓷基復(fù)合材料（CMC）、先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料等。而令GE引以為傲的增材制造（3D打?。?，正在加速幫助其進(jìn)行技術(shù)革新。通過3D打印技術(shù)，GE可以制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的燃燒室和制造工藝非常復(fù)雜的輪機(jī)葉片。在燃燒室技術(shù)中心，機(jī)電商報(bào)記者看到了GE即將應(yīng)用到首臺(tái)套9HA燃機(jī)上的微孔預(yù)混燃燒室。
GE先進(jìn)制造中心
該項(xiàng)目以美國能源部（DOE）撥款扶持的氫能源計(jì)劃作依托，早在2006年就已啟動(dòng)。理念在于通過燃料空氣的微控混合來降低燃燒脈動(dòng)，即所謂的燃燒不穩(wěn)定。與傳統(tǒng)燃燒室相比，微孔預(yù)混燃燒室有398個(gè)微型混合器，每個(gè)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(jī)組獲得最佳的效率、最低的排放。目前，GE把下一代燃機(jī)的聯(lián)合循環(huán)目標(biāo)效率設(shè)定在65%，而在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中，微孔預(yù)混燃燒必將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
微孔預(yù)混燃燒室設(shè)計(jì)中，最核心、最關(guān)鍵的技術(shù)在于增材制造的應(yīng)用，通過3D打印不僅可以杜絕燃料泄漏從而提高產(chǎn)品的可靠性，還可以將原來的66個(gè)部件嚴(yán)絲合縫形成一個(gè)部件?！盀槭裁匆?D打印，有三個(gè)原因：第一個(gè)就是快，相比傳統(tǒng)工業(yè)更快；第二個(gè)就是性能好，最新進(jìn)的制造工藝、最先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念打印出來的零部件可以進(jìn)一步提升燃機(jī)性能；第三個(gè)原因就是可以縮減成本，簡化供應(yīng)鏈。在一些情況下，我們甚至能生產(chǎn)出低于傳統(tǒng)零部件成本的3D打印零部件?！痹谙冗M(jìn)制造中心負(fù)責(zé)人看來，3D打印技術(shù)在關(guān)鍵零部件上的充分應(yīng)用，能夠幫助GE燃機(jī)把新產(chǎn)品的推出周期提前一年時(shí)間。 而長期來看，先進(jìn)的增材制造技術(shù)有望為 GE 節(jié)省 30 億~ 50 億美元的成本。
目前，首臺(tái)套為客戶生產(chǎn)的微孔預(yù)混燃燒室已在GE格林維爾工廠生產(chǎn)制造完畢，很快將發(fā)至法國貝爾福（Belfort）工廠進(jìn)行全轉(zhuǎn)速空載測試，并裝配到9HA.01重型燃?xì)廨啓C(jī)上。工廠測試結(jié)束后，該燃機(jī)將發(fā)往位于中國的華電天津軍糧城電廠，這也是首臺(tái)套應(yīng)用到9HA機(jī)組上的微孔預(yù)混燃燒室。
“中國市場對(duì)于GE來講，是非常重要的。我們希望在這個(gè)市場可以保持領(lǐng)先地位，并獲得客戶的認(rèn)可。與此同時(shí)，GE將繼續(xù)投資未來，并在增材制造和數(shù)字化等創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位?！?查克·紐金特講道。
