世界重型燃气轮机产品系列发展史及其启示
国外先进级燃气轮机技术发展及应用调研报告
国外先进级燃气轮机技术发展及应用调研报告第一章国外先进级燃气轮机发展及应用情况调研分析第一节全球重型燃气轮机发展历程第二节 D/E级燃气轮机的发展及应用一、主要机型及参数二、全球应用情况统计第三节 F级燃气轮机的发展及应用一、主要机型及参数二、全球应用情况统计第四节先进级燃气轮机的发展情况一、9HA/7HA燃气轮机二、SGT5-8000H燃气轮机三、M501J/M701J燃气轮机第五节全球先进级燃气轮机应用情况第二章先进级燃气轮机核心部件设计与制造技术第一节结构设计特点一、GE公司的先进级燃气轮机二、西门子公司的先进级燃气轮机三、MHI的先进级燃气轮机第二节先进燃烧室技术一、DLN2.6+燃烧室技术二、DLNMk8-4燃烧室技术三、ULN(Ultra-Low NOx)燃烧室技术第三节先进冷却技术一、蒸汽冷却技术二、空气冷却技术三、先进的热通道部件冷却技术第四节先进涡轮及叶片设计制造技术一、涡轮叶片材料设计二、涡轮叶片铸造技术三、先进透平叶片热障涂层技术(TBC)四、高温部件的焊接维修技术五、高温部件的钻孔技术第五节先进压气机设计技术一、设计特点二、可调导叶(VGV)技术三、气动设计四、3D叶型设计技术第六节新一代超高温燃气轮机技术的发展趋势一、边界层控制高性能压气机的研发二、燃烧室不稳定性评估技术三、涡轮排气扩散器的性能改进四、最新涡轮传热系数测量技术五、先进热障涂层技术的研发六、涡轮叶片振动特性预测分析技术七、支持燃气轮机开发的特殊测量技术八、高性能密封件的研发第三章先进级燃气轮机的验证流程及技术第一节 GE公司燃气轮机的技术验证一、验证流程二、压气机的设计验证三、燃烧室及燃油喷射器的设计验证四、涡轮的设计验证五、整机测试第二节西门子公司燃气轮机的技术验证一、验证流程二、部件验证三、SGT5-8000H和SCC5-8000H的测试和验证四、SGT6-8000H的测试和验证第三节 MHPS高砂机械厂T-point验证电厂一、验证流程二、验证设施三、压气机验证第四章先进级燃气轮机机组运行技术调研第一节先进级燃气轮机的联合循环配置一、SGT5-8000H典型布置方式二、9HA典型布置方式三、M701J典型布置方式第二节先进级燃气轮机的灵活性及低负荷性能分析一、启动曲线二、联合循环启动曲线三、低负荷性能四、FACYTM技术的应用第三节先进级燃气轮机机组运行控制系统一、SPEEDTRONICTM MARK Vie二、DIASYS Netmation三、SPPA-T3000 Control System第四节先进级燃气轮机机组的检修与维护特点一、简单、快速和维护灵活二、维修间隔三、检修范围第五章国外先进级燃气轮机研制企业调研第一节 GE公司一、主要燃机产品系列二、先进级燃气轮机研制及技术发展三、先进级燃气轮机订单统计四、燃机运营维修及数字化解决方案第二节西门子公司一、主要燃机产品系列二、先进级燃气轮机研制及技术发展三、先进级燃气轮机订单统计四、燃机运营维修及数字化解决方案第三节三菱重工一、主要燃机产品系列二、先进级燃气轮机研制及技术发展三、先进级燃气轮机订单统计四、燃机运营维修及数字化解决方案第六章国外先进级燃气轮机典型项目案例调研分析第一节美国一、Wolf Hollow and Colorado Bend电厂(7HA.02×4)二、Cape Canaveral电厂(SGT6-8000H×3)三、Grand River Dam Authority(M501J)第二节欧洲一、德国Irsching电厂(SGT5-8000H×1)二、法国EDF电厂(9HA.01×1)三、英国Trafford电厂(9HA.01×3)第三节日本及韩国一、日本Hokkaido电厂(9HA)二、日本Himeji No.2电厂(M501J×6)三、韩国Bugok 3 电厂第四节其他国家一、巴基斯坦三家电厂项目(9HA.01×6)二、土耳其Samsun电厂(SCC5-8000H)三、俄罗斯Kazan电厂(9HA.01)四、埃及Beni Suef power plant电厂(SGT5-8000H)五、台湾Tung Hsiao电厂(M501J×6)六、巴西Rio grande电厂(7HA.02×3)第七章先进级燃气轮机电厂的先进性及经济性分析第一节电厂投资建设成本分析一、H级与F级燃气轮机联合循环电厂建设成本比较1、电厂初投资比较2、投资收益分析比较二、H及燃气轮机联合循环电厂与660MW燃煤电厂建设成本比较1、电厂初投资比较2、投资收益分析比较第二节电厂占地面积、主厂房、公用设施消耗分析一、主厂房布置方案及特点分析1、2x9HA.01一拖一多轴联合循环机组主厂房布置2、2X660MW超超临界燃煤机组主厂房布置3、主厂房布置特点分析二、厂区布置特点三、公用设施的消耗数据对比第三节电厂生命周期度电成本分析一、联合循环电厂经济效益的评价二、度电成本的定义及计算三、9HA与9F联合循环度电成本分析第四节电厂运行的灵活性分析一、燃煤机组与燃气联合循环机组启动性能对比1、燃煤机组的启动2、燃机的常规启动特性3、燃机的快速启动特性二、电厂调峰能力分析1、燃机的调峰技术2、一次调频3、二次调频第五节电厂的排放性能分析一、NOx排放比较二、CO2排放比较三、其他污染物排放比较第六节先进级燃气轮机电厂数字化分析一、数字化电厂概述(DDP)二、燃机监测与诊断系统三、在线性能分析系统四、基于大数据分析的电厂故障报警系统五、数字化电厂控制技术六、数字化电厂的社会经济效益第八章先进级燃气轮机技术及市场发展趋势分析第二节先进级燃气轮机是燃气轮机发展趋势分析一、市场份额不断增长二、技术成熟度不断提高三、社会经济效益持续增加第二节我国燃气轮机发电产业现状分析第三节我国目前发展先进级燃气轮机面临的主要问题及建议一、主要面临的问题二、发展建议第四节国内先进级燃气轮机发电投资风险分析一、市场风险二、投资风险三、政策风险第五节 2017~2025年我国先进级燃气轮机市场前景预测分析。
重型燃气轮机发展现状及展望
重型燃气轮机发展现状及展望引言：重型燃气轮机是一种高效、灵活的能源转换设备，具有广泛的应用领域，包括电力、石油化工、船舶和铁路等。
本文将探讨重型燃气轮机的发展现状，分析其面临的挑战，并展望未来发展方向。
一、发展现状1.1 技术进步与性能提升随着科技的进步和技术的发展，重型燃气轮机的性能得到了长足的提升。
燃烧技术的改进使其燃烧效率达到了新的高度，发电效率得到了显著提升。
同时，材料技术的进步使得燃气轮机的耐久性和可靠性得到了增强。
1.2 环保要求与节能效果随着全球环境问题的日益突出，重型燃气轮机在环保方面的要求也越来越高。
减少排放、提高能源利用效率成为了重型燃气轮机发展的重要课题。
通过改进燃烧技术和优化热循环系统，重型燃气轮机的排放量和能源消耗得到了有效控制。
1.3 应用领域的拓展重型燃气轮机的应用领域不断拓展，除了传统的发电和工业领域，还涉及到船舶和铁路等交通运输领域。
燃气轮机的高效性和灵活性使其成为这些领域的理想选择。
未来，随着新能源的发展和需求的增加，重型燃气轮机在多领域的应用将迎来更广阔的发展空间。
二、面临的挑战2.1 燃料多样性与供应安全重型燃气轮机的燃料多样性是其面临的一个挑战。
不同燃料的物理和化学特性不同，对燃气轮机的燃烧过程和性能产生影响。
同时，燃料供应的安全性也是一个关键问题，需要建立稳定可靠的供应链。
2.2 技术创新与成本压力重型燃气轮机的技术创新是其持续发展的关键。
新材料、新工艺、新燃烧技术的应用将进一步提升燃气轮机的性能。
然而，技术创新也带来了成本压力，如何在保持高性能的同时降低成本是一个重大挑战。
2.3 环境法规与可持续发展环境法规的不断加强对重型燃气轮机的发展带来了新的挑战。
排放限制的提高和环境保护的要求使得燃气轮机需要更加环保和可持续发展。
如何满足法规要求并保持经济性是一个亟待解决的问题。
三、未来发展展望3.1 高效节能技术的应用未来，重型燃气轮机将继续致力于高效节能技术的研发与应用。
重型燃气轮机发展趋势
煤气化发电+多联 产,燃用合成气 (H2+CO)
联合循环发电 先进级（G/H） 燃用天然气(CH4）
当代级（E/F） 初温 1350 ℃ 年代 2000 1450 ℃ 2010
应对全球气候变暖
减少CO2排放 防止全球气候变暖已经 成为国际社会共识
少数发达国家已经开始 征收碳税 我国已经是全球CO2 排放大国 减排压力与时俱增
• 我国四家重型燃机制造企业已经出厂和在制F/E级燃机达112台， 单/联合循环功率为 2076/3115万千瓦。 F/E级重型燃机国产化率 达到70%，余热锅炉、汽轮机、发电机全部国产，为发电设备制造 业和电力工业结构调整作出了重大贡献 • 我国重型燃机产业链基本形成，包括产品销售、主机制造、零 部件制造、系统集成、总装试车、安装调试、售后服务的全套能 力
2009年12月18日温 家宝总理在哥本哈 根全球气候大会上 宣布我国政府2020 年CO2减排目标
世界重型燃气轮机发展趋势—燃氢联合循环
近零排放
煤气化发电 +CO2捕获利用 燃用氢气（H2） 未来级 煤气化发电+多联 产,燃用合成气 (H2+CO) 联合循环发电 燃用天然气（ CH4 ）
当代级（E/F） 初温 1350 ℃ 年代 2000 1450 ℃ 2010 1700 ℃ 2020 先进级（G/H）
2.中期（1980s-2000）：全行业进入低潮 • 除南汽进行测绘仿制、与GE合作生产6B燃机外，其他制造企 业先后下马，人员和技术流失 • 全行业停止自主研发，大学燃机专业该行，人才断档 与国际水平差距迅速拉大。
五十年来我国重型燃气轮机发展的三阶段历程
3. 近期(2002-) :”市场换技术”引进当代先进F/E级技术、消化 吸收再创新，至今：
中国首台R0110,重型燃气轮机问世 心得体会
中国首台R0110,重型燃气轮机问世心得体会中国首台R0110 重型燃气轮机问世中航工业黎明公司聚集航空发动机工业的精粹力量，研制成功R0110 重型燃气轮机，是我国首台具有完全自主知识产权的重型燃气轮机，使我国在国防、重工业领域的动力装置不再完全依赖进口。
这是中航工业自2022年组建后，在专业化领域取得的一项突出成果。
“一箭双星”成功发射两颗北斗导航卫星9月19 日，中国运载火箭技术研究院研制的“长征三号乙”运载火箭，在西昌卫星发射中心采用“一箭双星”方式，成功将第十四颗和第十五颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。
这是我国第二次采用“一箭双星”方式发射北斗导航卫星，此次北斗导航卫星的成功发射，标志着我国北斗卫星导航系统快速组网技术日臻成熟。
中国成功研制全国产化超级计算机全部采用国产CPU 和系统软件构建的中国首台千万亿次计算机——“神威蓝光”千万亿次计算机系统近日在国家超级计算中心成功投入应用，这标志着中国继XX、日本之后，成为世界第三个能够采用自主CPU 构建千万亿次计算机的国家。
“神威蓝光”计算机采用万万亿次体系架构，系统全面采用高密度组装和低功耗技术，组装密度和能效比居世界领先水平，系统综合水平处于当今世界先进行列。
首台室温条件的微波激射器研制成功微波激射器一度由盛而衰，很大程度上由于其使用上的不方便造成的——通常需要真空或低温的操作环境。
而今，英国科学家基于有机分子晶体，成功研制出首台可在室温下运行的微波激射器，克服了既往的障碍并使信号强度几乎达到现有装置的1 亿倍。
以激光的发展史做参考，这很可能带来一系列让人们震惊的应用，譬如开启通信和空间探索领域的革新。
石墨烯再显“天赋异质”神奇材料石墨烯又一次以自己特异的“变身”功能令学界大吃一惊。
当XX麻省理工学院的科学家将石墨烯片放在不同的基底上时，其基本性质，比如导电性能以及与其他物质之间的化学作用等，会随着基底材料的性质不同而发生显著变化。
重型燃气轮机控制发展与关键技术
具有高效率、低污染、高可靠性、灵活性强等特点，能够满足现代工业对动力 设备的高要求。
重型燃气轮机应用领域
发电领域
重型燃气轮机在发电领域的应用 最为广泛，可作为大型发电厂的 主力机组，也可用于分布式能源
系统。
工业驱动领域
重型燃气轮机可用于驱动压缩机、 泵等工业设备，满足工艺流程中对 动力设备的高要求。
未来发展趋势
04
智能化控制
先进控制算法
随着人工智能和机器学习技术的不断发展，将先进控制算法 应用于重型燃气轮机的控制系统，实现智能化、自适应的控 制，提高燃气轮机的性能和稳定性。
数据驱动控制
利用大数据和传感器技术，实时收集燃气轮机的运行数据， 通过数据分析和处理，为控制系统提供决策支持，实现数据 驱动的智能化控制。
航海领域
重型燃气轮机还可用于船舶动力， 推动大型船舶的高速航行。
重型燃气轮机发展历程
初始阶段
早期的燃气轮机存在着效率低下、可靠性差等问题，主要应用于军事领域。
技术发展阶段
随着技术的进步，重型燃气轮机的效率、可靠性得到显著提升，开始进入民用领域。
现代化阶段
近年来，随着计算机技术、控制技术等的发展，重型燃气轮机的性能得到进一步优化，实 现了高效、低污染、可靠性强的现代化水平。同时，新的燃烧技术、新材料的应用也为重 型燃气轮机的发展带来了新的机遇与挑战。
控制技术发展
02
传统控制技术
模拟控制系统
早期燃气轮机主要采用模拟控制 系统，通过模拟电路实现控制逻 辑和信号处理，具有响应速度快 但灵活性差的特点。
PID控制
基于比例-积分-微分（PID）的控 制策略在燃气轮机控制中得到广 泛应用，通过调节PID参数实现系 统性能优化。
重型燃气轮机发展现状及发展研究
重型燃气轮机发展现状及发展研究摘要：文章对重型燃气轮机的发展背景以及国内外重型燃气轮机的发展现状进行分析，展望未来重型燃气轮机的发展趋势，并对未来我国重型燃气轮机行业的发展提出了几点建议，以供参考。
关键词：重型燃气轮机；发展现状；发展趋势1引言近年来随着我国经济的快速发展以及工业化进程的不断加快，我国的燃气轮机在工业领域中的应用数量在不断增大，而且在发电领域中由于具有较高的效率、较小的污染以及较短的建设周期和较快的收效而被广泛应用。
尤其是在进入上世纪80年代以来，随着全球冶金以及3D打印等先进技术的发展和进步，燃气轮机的单机容量和参数也在不断增大，成为现有热功转换发电系统中效率最高的大规模商业发电方式。
为此，文章就针对目前国内外中性燃气轮机的发展现状进行介绍，并对未来重型燃气轮机的发展趋势进行展望，为我国重型燃气轮机的发展提出建设性的建议。
2国内外重型燃气轮机发展现状2.1国外重型燃气轮机的发展现状国外的重型燃气轮机发展主要经历了三个阶段，在上世纪90年代之前所出现的重型燃气轮机属于常规级的燃气轮机，也就是B、D级别，其单机功率、效率以及联合循环效率都比较低。
随着进入本世纪以来各项技术发展，重型燃气轮机也进入了当代级别，也就是E、F级别，后来在2010年以后重型燃气轮机又进入了先进级别，也就是G、H级别，无论是初温，还是单机功率、效率以及联合循环效率都有了较大的进步和发展。
未来重型燃气轮机的单机效率有望突破45%并持续增加，而且联合循环效率也会达到65%。
目前国际上重型燃气轮机市场的垄断现象比较严重，主要的燃气轮机公司有GE、西门子以及三菱日立等公司，这几家公司的产品也代表着本行业中的最高水平。
目前各个公司的主要代表机型就是H级以及J级重型燃气轮机，就是在原有的技术基础上对其主要的压气机、燃烧时以及透平等进行了发展和创新。
2.2国内重型燃气轮机的发展现状我国对重型燃气轮机的研究开始于上世纪50年代，然后进行自主研发和设计生产大概在上世纪的60到70年代，而且在上世纪的80年代，我国的部分企业开始与国外上述比较大型的企业建立合作关系，并引入了国外的先进技术，尤其是以我国的哈尔滨电气、东方电气以及上海电气集团为主。
世界重型燃气轮机产品系列发展史及其启示
世界重型燃气轮机产品系列发展史及其启示导读重型燃气轮机是发电设备的高端装备，其技术含量和设计制造难度居所有机械设备之首，是机械制造行业的金字塔顶端，在国民经济和能源电力工业中有重要的战略地位。
1、前言重型燃气轮机是发电设备的高端装备，其技术含量和设计制造难度居所有机械设备之首，是机械制造行业的金字塔顶端，在国民经济和能源电力工业中有重要的战略地位。
目前燃气轮机联合循环发电已经达到全球发电总量的五分之一（欧美国家已超过三分之一），最先进的H/J级燃气轮机单循环和联合循环效率已经达到40%—41%和60%—61%，为所有发电方式之冠。
燃用天然气的燃机电站污染排放极低，二氧化碳比排放量是超临界燃煤电站的约一半，大力发展天然气发电是包括我国在内的世界各国保护环境和落实《巴黎协定》减少温室气体排放的主要措施之一。
我国党和政府对发展重型燃气轮机产业高度重视，航空发动机与燃气轮机国家科技重大专项（简称两机专项）从今年开始进入实施阶段，已经列为“十三五”发展计划中我国要实施的100项重点任务之首。
从1939年世界第一台发电用重型燃气轮机诞生以来，经过半个多世纪技术进步和企业重组，GE、西门子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。
重型燃气轮机的研发是一项复杂的系统工程，技术难度很高、研发投资巨大、实施周期很长，一旦决策失误，轻则造成不同程度的经济和市场份额损失，重则有可能使公司陷入危机甚至导致公司破产（被兼并）。
这三家公司技术上成功的基本经验和教训是什么？这些经验和教训对我国燃气轮机行业自主创新有什么启示？什么是我国燃气轮机行业自主创新应当遵循的科学合理的技术路线？这是我国燃气轮机全行业共同面临的问题。
2、世界重型燃气轮机发展历程综述1939年在瑞士BBC公司诞生了世界第一台发电用重型燃气轮机，标志着发电行业由汽轮机进入了燃气轮机时代。
七十多年来世界重型燃气轮机的发展大致可分为五个阶段：诞生阶段（1939—1950年代末期）：重型燃气轮机刚刚诞生，仅BBC公司进行研发，产品功率小（不超过4MW）、燃气温度低（不超过800℃）、热效率低于20%。
GE公司9F重型燃气轮机的演化解析
GE公司9F重型燃气轮机的演化. 简介作为一家拥有130年能源创新历史，并在160多个国家拥有机组运行经验的公司，在发电设备，能源服务及能源管理系统领域中，GE业已成为世界最大、产品最多样化的供应商之一。
事实上, 在今天，GE产品承担着全世界四分之一的发电量。
作为世界燃气轮机技术的领跑者，GE推出的F级燃气轮机实现了多项业界第一，其中包括：第一家机组交运过1000台，第一家机组在世界范围内运行服役超过3500万小时，同时也是第一家为整体煤气化联合循环发电(IGCC)设计并制造F级燃气轮机的厂商。
融汇大量成熟产品技术，紧跟全球不断变化的电力生产需求，GE 9F燃气轮机持续革新改进，在保持原有F级机组运行灵活性的同时，不断改善发电出力，效率，排放并拓展其应用领域。
如今，F级燃气轮机产品线下的9FA和9FB两款机型，拥有着世界领先的技术及性能。
II. 产品的演化9F级50Hz重型燃气轮机家族已有超过20年的发展历史，1991年，GE推出简单循环出力达212MW，效率达35.0%的9F型燃气轮机。
随后，很快又推出了增加了14.5MW出力和更高效率的9FA燃机(01版)。
如图1所示，9FA燃机持续改进，接着推出了9FA燃机(02版)以及现在的03版设计。
目前，9FA燃机(03版)做了多种针对客户需求的改进，包括了机组性能的提高，运行灵活性的增强和机组可用率的提升。
这些技术中包括了增强型压气机，干式低氮燃烧系统(DLN 2.6+), 热通道部件冷却技术升级及叶片状态监测等。
图1：9F重型燃气轮机的演化随着客户需求的不断发展，9F燃机家族推出了更高出力和效率的9FB燃机。
作为GE最先进的50Hz空冷燃机，9FB燃机应用了与9FA燃机相同的压气机设计并提高压比，使用了新型的可适应更高燃烧温度的热通道部件。
从干式低氮燃烧系统(DLN 2.6+)，到更高性能的新型部件，再到可减少安装时间的模块化辅助系统，9FB燃气轮机正用不断的技术革新来满足客户日益发展的需求。
重型燃气轮机发展情况概述
重型燃气轮机发展情况概述燃气轮机热效率高、污染低、可靠性和维护性好、可用多种燃料、不用或少用冷却水等优点,是多学科和多工程领域综合发展的高科技产品。
自20世纪40年代问世以来，燃气轮机技术及产业发展迅速，目前已开始应用蒸汽冷却技术，透平温度达到1400℃，功率和效率更高，H级燃气蒸汽联合循环发电机组，单机联合循环功率已接近50万千瓦，效率已达55%～58%。
然而燃气轮机制造涉及多学科一系列高技术的组合，一些发达国家对其部件出口和技术交流均有限制，虽然通过多年努力我们在燃气轮机技术上已取得了显著成效，但是仍需进一步攻克核心技术，取得燃气轮机关键技术、设备自主设计和制造能力。
一、大力发展燃气轮机的必要性和可行性1. 燃气轮机是调整能源结构和推动工业发展的广泛需求2010年，我国一次能源产量达到28.5亿吨标准煤，居世界第一，消费总量达到32.5亿吨标准煤。
电力装机翻倍增长，总装机规模达到9.65亿千瓦，居世界第二；自2005年起，我国装机每年跨越一亿千瓦的平台，陆续实现了历史性跨越，迈上了一个又一个新台阶。
五年新增发电装机规模，相当于建国至2002年50多年的总和，也相当于英国、法国、意大利三个发达国家电力装机的总和，创造了世界电力发展史上的奇迹。
但以煤为主的能源结构造成大气严重污染，世界银行估计空气污染每年给中国造成的直接损失占国内生产总值的8%～12%。
因此，发展清洁能源势在必行。
世界新增的发电容量中有35%左右是由燃气轮机联合循环机组提供的。
多数专家估计，在未来20年，亚洲将越来越依靠天然气发电，到2020年天然气发电的比例将占15％，发展燃气轮机技术对于提高天然气等清洁燃料的应用比例、优化能源结构具有重要作用。
燃气轮机的用途广泛，在电力领域和其他工业领域都有重要应用。
除用于基本负荷发电外，燃气轮机启停方便、功率较大，还可用于备用电站、热电联产、尖峰负荷发电等，是电网调峰、提供清洁可靠、高质量发电及热电联供的最佳方式。
燃气轮机发展史
燃气轮机发展史燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。
中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载，它是涡轮机(透平)的雏形。
15世纪末，意大利人列奥纳多•达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。
至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。
1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。
1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13%、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。
随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率达85%的轴流式压气机。
与此同时，透平效率也有了提高。
在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。
1939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，效率达18%。
同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。
随着高温材料的不断进展，以及透平采用冷却叶片并不断提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使燃气轮机效率不断提高。
单机功率也不断增大，在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机，最高能达到130兆瓦。
与此同时，燃气轮机的应用领域不断扩大。
1941年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验；1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力；1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。
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世界重型燃气轮机产品系列发展史及其启示导读重型燃气轮机是发电设备的高端装备，其技术含量和设计制造难度居所有机械设备之首，是机械制造行业的金字塔顶端，在国民经济和能源电力工业中有重要的战略地位。
1、前言重型燃气轮机是发电设备的高端装备，其技术含量和设计制造难度居所有机械设备之首，是机械制造行业的金字塔顶端，在国民经济和能源电力工业中有重要的战略地位。
目前燃气轮机联合循环发电已经达到全球发电总量的五分之一（欧美国家已超过三分之一），最先进的H/J级燃气轮机单循环和联合循环效率已经达到40%—41%和60%—61%，为所有发电方式之冠。
燃用天然气的燃机电站污染排放极低，二氧化碳比排放量是超临界燃煤电站的约一半，大力发展天然气发电是包括我国在内的世界各国保护环境和落实《巴黎协定》减少温室气体排放的主要措施之一。
我国党和政府对发展重型燃气轮机产业高度重视，航空发动机与燃气轮机国家科技重大专项（简称两机专项）从今年开始进入实施阶段，已经列为“十三五”发展计划中我国要实施的100项重点任务之首。
从1939年世界第一台发电用重型燃气轮机诞生以来，经过半个多世纪技术进步和企业重组，GE、西门子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。
重型燃气轮机的研发是一项复杂的系统工程，技术难度很高、研发投资巨大、实施周期很长，一旦决策失误，轻则造成不同程度的经济和市场份额损失，重则有可能使公司陷入危机甚至导致公司破产（被兼并）。
这三家公司技术上成功的基本经验和教训是什么？这些经验和教训对我国燃气轮机行业自主创新有什么启示？什么是我国燃气轮机行业自主创新应当遵循的科学合理的技术路线？这是我国燃气轮机全行业共同面临的问题。
2、世界重型燃气轮机发展历程综述1939年在瑞士BBC公司诞生了世界第一台发电用重型燃气轮机，标志着发电行业由汽轮机进入了燃气轮机时代。
七十多年来世界重型燃气轮机的发展大致可分为五个阶段：诞生阶段（1939—1950年代末期）：重型燃气轮机刚刚诞生，仅BBC公司进行研发，产品功率小（不超过4MW）、燃气温度低（不超过800℃）、热效率低于20%。
二战期间发展停滞。
早期阶段（1950年代—1970年代末期）：二战结束后美国GE公司、德国西门子公司先后开始研制重型燃气轮机，走的是原始创新的技术路线。
三菱公司从1960年代开始研制重型燃气轮机，走的是引进技术消化吸收再创新的路线。
三家公司在1970年代后期都完成了原型燃机（功率25MW以下）的研制，燃气温度达到1000℃，效率约26%。
研制原型燃机的主要目的是突破并掌握核心技术、选定燃机主机基本结构特别是转子结构、建立试验设备和培养人才。
全球市场第一阶段（1980年代—1990年代中期）：E 级技术发展和成熟期。
1980年代初推出的E级基本型号单机功率为31—105MW（50Hz,下同）、燃气温度达到1100℃、效率约30%；到1990年代中期单机功率增加到37—130MW、燃气温度达到1200℃，效率约32%，成为全球重型燃气轮机市场主流产品。
从1978—1995年，全球1MW级以上发电燃气轮机（注：25MW以下是航改型燃机和小功率燃机，25MW以上是重型燃机为主）共销售近九千台，总功率为7.3亿千瓦，世界燃气轮机市场开始形成。
全球市场第二阶段（1990年代中期—2010年）：F级技术发展和成熟期。
1990年代中期推出的基本型号单机功率225—235MW、燃气温度为1320—1350℃、效率约34%；到2010年单机功率增加到285—300MW、效率36%—37%，F级燃机取代E级成为全球市场主流产品。
在1996—2010年间全球1MW以上发电燃气轮机共销售近1.3万台，总容量突破10亿千瓦。
2010年燃气轮机发电接近全球发电总量的20% ，成为全球发电行业不可或缺的重要组成部分。
全球市场第三阶段（2010年至今）： H/J 级技术出现并在发展中。
目前市场上H/J级燃机单机功率达到400—520MW、燃气温度达到1550—1600℃，热效率达到40%—41%。
2015年H/J燃机在北美市场占有率接近一半，全球H/J级时代正在到来。
天然气发电占全球发电总量超过20%而且稳步上升，世界能源组织预测到2030年这一比例将达到25%以上。
3、三大外国燃机公司技术路线的共性规律和工程应用实例1.三大外国公司技术路线的共性规律尽管GE、西门子和三菱公司的技术路线不相同，各家燃机系列产品的结构和技术特征也有很大差别，但是在系列产品研发的技术路线上却遵循着共同的原则：（1）从研制小功率的原型燃气轮机（也称为母型机、技术验证机）入手，突破并掌握产品设计和制造核心技术，然后采用模化放大或缩小的方法，在较短时期内形成同一温度等级的不同功率的系列化产品的基本型号。
之所以从小功率的原型机起步原因非常简单：节省研发投资、缩短研发周期、降低公司风险。
同一参数等级的50Hz（3000转/分）和60Hz（3600转/分）燃机是模化设计理论应用的典型例子。
60Hz燃机按比例放大1.2倍就得到50Hz燃机，50Hz燃机按比例缩小0.8倍就得到60Hz燃机，两者热效率、主机结构、材料和加工工艺相同，只是功率相差1.44倍。
任何一家公司研发成功了50Hz的燃机，就等于有了60Hz 燃机，反之亦然。
在模化放大系数为2时，原型机与放大机型功率比为1:4、转子重量之比则为1:8。
从核心技术研发、产品设计、关键部件性能试验验证、样机制造、建设试验电站完成带负荷发电全过程的总投资大体也是1:4，这意味着直接研制300MW 等级大功率燃机需要多投资数亿、十几亿美元甚至更多。
事实上，世界燃气轮机发展历史上没有一家成功的企业是直接研制大功率燃机起家的。
（2）某个产品基本型号一旦进入市场，就要持续研发新技术提高其热效率、增加功率、降低污染和提高可靠性，不断推出升级版形成系列产品。
这个改进升级过程贯穿该型号的整个生命周期，可以长达几十年。
技术升级的原则是渐进式改良，以确保每一个升级版在市场上获得成功，公司持续盈利，逐步形成有市场竞争力的、完整的系列化产品。
2.模化设计方法工程应用实例GE公司F级燃机产品系列开发开始于1980年初期，在1970年代成功研发E 级技术和产品的基础上，对压气机、燃烧室和透平三大部件进行了升级改进，首先研发的60Hz（3600转/分）基本型号7FA，首台样机于1988年完成总装并开始带负荷试验,燃机功率147MW，热效率34.2%；三年后（1991年）把7FA 燃机放大1.2倍就推出9FA（50Hz）的基本型，燃机功率226MW,热效率35.6%。
根据市场需要1996年把7FA缩小0.69倍就得到6FA的基本型（70MW，效率34.2%）。
过去三十年间GE公司不断推出6FA、7FA和9FA的升级型，组成了GE公司F系列燃机主打产品，仅9FA系列产品就在全世界销售了1100台，累计运行超过了5000万点火小时。
西门子F级燃机产品研制也开始于1980年代，原型燃机V64.3A于1989年研发成功投入运行，燃机功率53MW,热效率34%；两年后（1991年）把V64.3A 模化放大1.5倍发展出V84.3A（60Hz）的基本型，燃机功率128MW，热效率35.4%；三年后（1992年）把V64.3A燃机模化放大1.8倍发展V94.3A（50Hz）的基本型，燃机功率184MW，热效率35.4%。
3.产品的持续升级和改进重型燃气轮机研发研制投入资金多、周期长，但一旦研发成功后产品的生命周期很长，保持产品竞争力的关键是不断推出该产品的升级版。
升级的目标是不断提高热效率（主要措施是提高燃气温度并相应提高压气机压比）、增加机组出力（主要措施是增大压气机进口流量）、降低污染物排放和提高运行可靠性。
这就必须不断研发新技术，并且逐步把经过试验验证的新技术用到升级版产品上。
这是风险很大的创新过程，稍有不慎就会带来巨大经济损失并丢失市场。
GE公司1975—2015三十年中E和F级燃机性能不断升级，1975年6B燃机基本型功率为31MW、效率30%，三十年间推出8个升级版，功率增加到43MW、效率提高到34%；1975年9E基本型号功率105MW、效率32%，三十年间推出7个升级型号，功率增加到145MW，效率提高到37%；1989年9FA基本型功率为226MW、热效率35.6%，二十多年间推出5个升级型号，最新版功率达到342MW，热效率41%。
三菱公司M701F、西门子公司V94.3A也完成了类似的升级过程。
这两家公司经过二十多年持续不断的改进，把燃机的功率从最初基本型的234—240MW增加到了310—340MW，热效率由36%提高到40—41%，与GE公司基本相当。
4、世界重型燃气轮机发展历史上的主要教训世界重型燃气轮机发展的历史中也不乏决策失误造成不同程度的经济和市场份额损失，严重的则使公司陷入危机。
本文仅举3例：原Alstom公司GT24/26燃机高压透平静叶片冷却设计事故原Alstom公司在1990年代与GE、西门子和三菱公司基本同时推出F级燃机GT24（60Hz）和GT26（50Hz）并进入市场,成为当时国际上四家具有F级产品的公司之一。
但是2000年前后所有投运机组的高压透平第一级静叶上端壁严重变形导致高温燃气泄漏，迫使机组停机不能正常发电，经分析是设计缺陷。
于是所有用户都向Alstom公司索赔，总金额接近10亿欧元，公司陷入严重危机，迫使当时法国政府出手相救，公司才勉强度过危机。
当时正值我国启动打捆招标，Alstom公司原本是邀请参与投标外国公司之一，因为这个事故被我国招标机构取消了投标资格，失去了进入我国市场的机会。
尽管Alstom公司改进了设计几年后推出了GT24A和GT26A，但是世界F级燃机市场已经被GE、西门子和三菱公司基本瓜分完毕，从此Alstom公司燃机业务一蹶不振，最终在去年被GE公司收购。
透平叶片蒸汽冷却技术退出市场1990年代GE公司提出透平叶片闭式循环蒸汽冷却新概念，即用蒸汽替代空气对透平静动叶片进行冷却，并且回收重复使用。
按照GE公司公布的宣传材料，在相同燃烧室出口温度的条件下闭式蒸汽冷却可以提高透平第一级动叶片进口温度200F(110℃），这意味着燃气轮机冷却技术的革命性创新。
在美国政府支持下GE公司进行了长达十年的应用基础研究以及核心技术研发和试验验证，2003年率先推出了采用闭式循环蒸汽冷却透平静叶和动叶片的H级燃机产品，并且在英国建立了首个示范电站。
但是运行实践证明，由于闭式蒸汽冷却系统结构过于复杂、蒸汽系统启动慢影响燃机调峰性能等原因，十年后的2013年GE公司最终宣布放弃闭式蒸汽冷却。
与此同时，另外两家竞争对手并没有盲目跟进，西门子公司在其H级燃机中坚持采用开式空气冷却系统，并于2007年率先推出了世界首台H级重型燃气轮机STG5-8000H（50Hz）；三菱公司只在G级（1500℃）燃机的燃烧室过渡段尝试过闭式蒸汽冷却技术，经过约十年的研发和工程实践最终宣布放弃了；而三菱公司在J级燃机中仍然采用开式空气冷却系统，并且在2011年推出了M501J（60Hz），其燃气温度高达1600℃，为世界之最。