燃氣輪機行業(yè)分析：蓄勢待發(fā)，向“心”而行
（報告出品方/作者：中信證券，付宸碩、劉意）
高效動力機械，皇冠上的明珠
燃氣輪機在航空、電力、工業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，被譽為動力機械領(lǐng)域“皇冠上的明珠”。 燃氣輪機是一種以空氣為介質(zhì)，內(nèi)部連續(xù)回轉(zhuǎn)燃燒、依靠高溫燃氣推動渦輪機械連續(xù)做功 的大功率、高性能熱機；可將燃料（石油、天然氣等）的能量轉(zhuǎn)化為某種形式的有用功， 例如機械功或者高速噴氣式動力裝置的推力。燃氣輪機用途較為廣泛，在航空、電力、工 業(yè)、船舶和陸地交通等領(lǐng)域都有著不可撼動的重要地位。燃氣輪機的技術(shù)制造要求和難度 極高，目前全球只有少數(shù)國家掌握其核心技術(shù)，被譽為動力機械領(lǐng)域“皇冠上的明珠”。 航空發(fā)動機本質(zhì)上也是一種燃氣輪機，由于應(yīng)用場景的特殊性導(dǎo)致其與其他的燃氣輪機有 著不同的性能追求，常被單獨區(qū)分而與燃氣輪機并稱為“兩機”。
燃氣輪機可以按功率大小、下游應(yīng)用、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、渦輪轉(zhuǎn)子進口溫度等進行分類：
1、根據(jù)功率大小劃分，可分為大中型、小型、微型燃機。根據(jù)《燃氣輪機分類》（范 曉月）、《高性能航空燃氣輪機燃燒技術(shù)》（侯曉春），①功率范圍在 20MW 以上的燃氣輪機 稱為大中型燃機，特別是功率范圍在 50MW 以上的也稱為重型燃機。②功率范圍在 0.3MW~20MW 的燃氣輪機稱為小型燃機。③功率范圍在 30KW~300KW 或更小的燃氣輪 機稱為微型燃機。根據(jù)《燃氣輪機分類》（范曉月），功率范圍在幾十至數(shù)百千瓦，主要用 于地面車輛，如坦克等；功率范圍在 1MW~40MW，主要用于石油及天然氣管路的運輸、 發(fā)電、艦船等；功率范圍在 40MW 以上，主要用于發(fā)電。
2、根據(jù)下游應(yīng)用劃分，可分為航空燃氣輪機、艦船燃氣輪機、工業(yè)燃氣輪機等。根 據(jù)《燃氣輪機分類》（范曉月）、GE 官網(wǎng)、西門子官網(wǎng)，①航空燃氣輪機用于大部分軍機 及民用客機，主要包括渦扇、渦噴等發(fā)動機。②艦船燃氣輪機用于遠洋船、護衛(wèi)艦、驅(qū)逐 艦、巡洋艦等。③工業(yè)燃氣輪機包括電站燃氣輪機（主要用于發(fā)電站的發(fā)電）、機械驅(qū)動 燃氣輪機（主要用于驅(qū)動機械設(shè)備，如泵、壓縮機等）、壓縮空氣用燃氣輪機（主要用于 工業(yè)領(lǐng)域的壓縮空氣生產(chǎn)）、輸氣用燃氣輪機（主要用于輸送天然氣）等。
3、根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分，可分為重型燃氣輪機、輕型燃氣輪機、微型燃氣輪機。根據(jù) 《燃氣輪機分類》（范曉月），①重型燃氣輪機經(jīng)過專用設(shè)計，是遵循傳統(tǒng)的蒸汽輪機理念， 完全利用原型機平臺重新設(shè)計發(fā)展起來的工業(yè)重燃，俗稱工業(yè)機，其不以減輕質(zhì)量為主要 目的，而是以長期安全工作為目的，單位功率質(zhì)量 2~5kg/kw，主要用于大型電站。②輕 型燃氣輪機俗稱航改機，由成熟的航空發(fā)動機進行工業(yè)化改型，單位功率質(zhì)量一般低于 0.2kg/kw，主要用于調(diào)峰發(fā)電、分布式能源、海上動力、天然氣壓縮等場景。③微型燃氣 輪機將燃機與發(fā)動機設(shè)計成整體，體積較小，質(zhì)量較輕。
4、根據(jù)渦輪轉(zhuǎn)子進口溫度劃分，可分為 E 級、F 級、G 級、H 級燃氣輪機。根據(jù)《能 源行業(yè)燃氣輪機發(fā)展途徑思考》（郭華璋），燃氣輪機按燃燒溫度分級(100℃為一級別)，其 中 E 級、F 級、G 級、H 級燃氣輪機的渦輪轉(zhuǎn)子進口溫度分別在 1200、1300、1400、1600℃。
燃氣輪機較其他常規(guī)動力裝置優(yōu)點明顯。根據(jù)《燃氣輪機渦輪葉片制造工藝現(xiàn)狀及發(fā) 展方向》（崔慧然、馮相如、任建偉）和《世界燃氣輪機工業(yè)巡禮》（火心），①燃氣輪機 效率更高，單循環(huán)效率最高可達 40%以上，使用渦輪前進氣溫度超過 1600℃的先進燃氣 輪機所能達到的聯(lián)合循環(huán)電廠效率能達到 62%以上；特別是隨著渦輪部件材料、工藝、結(jié) 構(gòu)的發(fā)展，使得渦輪前溫度持續(xù)提高，燃機效率亦不斷提升。②燃氣輪機啟動更快，全冷 啟動至全速狀態(tài)最快僅需 2 分鐘。③油耗更低，只有同等功率蒸汽輪機的一半；同時清潔 環(huán)保。④重量更輕，只有同等功率蒸汽輪機的三分之一；且操作簡單，維護方便，使用便 捷。
燃氣輪機的核心部分主要由壓氣機、燃燒室、渦輪組成。壓氣機是燃氣輪機中利用高 速旋轉(zhuǎn)的葉片給空氣做工以提高空氣壓力的部件，即將進氣口的空氣壓縮為高壓空氣，從 結(jié)構(gòu)劃分可分為離心式壓氣機和軸流式壓氣機。燃燒室位于壓氣機和渦輪之間，利用燃燒 器將燃料和空氣混合燃燒，是一種用耐高溫的合金材料制造的燃燒設(shè)備。渦輪是燃氣膨脹 做功的部件，將燃料的化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為機械能，位于燃氣輪機溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、 環(huán)境最惡劣的部位，是燃氣輪機的心臟。除此以外，燃氣輪機還包括控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、進氣 過濾系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等。
百年發(fā)展歷程，燃氣輪機正進入新階段
燃氣輪機的發(fā)展歷程
燃氣輪機的雛形來自我國的走馬燈，走馬燈興于秦漢，成熟于唐宋（公元六七世紀(jì)）， 是元宵節(jié)燈會的主角之一。根據(jù)中國航發(fā)官方微信公眾號，走馬燈的原理為燈內(nèi)點上蠟燭， 燭產(chǎn)生的熱力造成氣流，令輪軸轉(zhuǎn)動，輪軸上有剪紙，燭光將剪紙的影子投射在燈罩上， 圖象便不斷走動依靠。走馬燈上有平放的葉輪，下燃燭或燈，熱氣上升帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，這 正是現(xiàn)代燃氣渦輪工作原理的原始應(yīng)用。
全球燃氣輪機的發(fā)展經(jīng)歷了萌芽階段、工業(yè)試用階段、廣泛應(yīng)用階段： 1、萌芽階段：根據(jù)中國航發(fā)官方微信公眾號，15 世紀(jì)末意大利人達芬奇設(shè)計出煙氣 轉(zhuǎn)動裝置，其原理與走馬燈相同。1791 年英國人巴貝爾首次使用燃氣輪機這一名詞，并 描述了燃氣輪機的工作過程；同時提出了燃機的具體設(shè)計方案，并申請登記了第一個燃氣 輪機設(shè)計專利。 2、工業(yè)試用階段：根據(jù)中國航發(fā)官方微信公眾號，1872 年德國人施托爾策制造了燃 氣輪機技術(shù)裝置，但裝置始終未能脫離外界動力幫助，宣告失敗。1905 年法國人勒梅爾 和阿芒戈制成了一臺與現(xiàn)代型式相同的燃氣輪機，這也是世界上第一臺輸出有效功率的燃 氣輪機，但輸出功率只有 3%~4%，不具備實用價值。1939 年，瑞士 BBC 公司制成了一 臺 4000KW 發(fā)電用燃氣輪機并投入商業(yè)應(yīng)用。同年，德國 Heinkel 工廠設(shè)計的第一臺燃氣 渦輪噴氣發(fā)動機通過地面試車，并裝機試飛成功，后來人們把這一年視為燃氣渦輪發(fā)動機 獲得成功之年，標(biāo)志著燃氣輪機發(fā)展成熟，進入了實用階段。 3、廣泛應(yīng)用階段：上世紀(jì) 50 年代至今，燃氣輪機不斷運用新技術(shù)、新材料及新設(shè)計， 使可靠性、維護性更加完美，技術(shù)經(jīng)濟性能不斷提高，在各領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。上 世紀(jì) 60 年代，燃氣輪機開始應(yīng)用于軍用艦船動力和發(fā)電領(lǐng)域；上世紀(jì) 70 代年末期，燃氣 輪機開始應(yīng)用于美國主戰(zhàn)坦克；上世紀(jì) 80 年代以來，燃氣輪機在發(fā)達國家開始廣泛應(yīng)用 于動力能源等領(lǐng)域。
中國燃機發(fā)展經(jīng)歷從測仿到合作與自主研發(fā)。相對于世界各主要強國，我國燃機產(chǎn)業(yè) 基礎(chǔ)十分薄弱，是長期以來制約我國航空、工業(yè)、海軍實力提升的關(guān)鍵因素。根據(jù)《重型 燃氣輪機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢》（蔣洪德），我國燃氣輪機的發(fā)展大致分為三個階段：一是 20 世紀(jì) 50 年代末至 20 世紀(jì) 80 年代中期，主要以蘇聯(lián)技術(shù)為基礎(chǔ)進行自主研發(fā)、設(shè)計；二 是 20 世紀(jì) 80 年代末至 90 年代末，采用仿制、合作的模式；三是 21 世紀(jì)初至今，我國以 “市場換技術(shù)”，通過引進通用（GE）、西門子（SIEMENS）、三菱重工（MHI）公司的E\F 級重型燃氣輪機，由哈氣—GE、東氣—MHI、上氣—SIEMENS 進行國產(chǎn)化制造。
提升熱能利用率和經(jīng)濟性是燃氣輪機的核心發(fā)展趨勢
采用先進熱力循環(huán)，提高熱能利用率
燃氣輪機中燃氣驅(qū)動渦輪后排出時仍含有較高能量。使用燃氣輪機，按簡單的布雷頓 循環(huán)，其排氣溫度一般都在 600 K 以上，高的在 750 K 以上，大量的熱能未能利用即被排 入大氣。如能充分利用這些熱能，則有可能大幅度地提高整機的熱效率，降低燃料消耗。 最簡單易行的方案莫過于熱電聯(lián)供，只要將排氣通過余熱鍋爐或各種換熱器，即可生產(chǎn)熱 水或蒸汽，向工業(yè)或生活部門供熱。其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，熱能利用率高。
壓氣機中間冷卻和回?zé)嵫h(huán)方案（間冷回?zé)幔┦窃趬簹鈾C的低壓端和高壓端加進中間 冷卻器，并加入回收排氣余熱的回?zé)崞餮h(huán)。中間冷卻器可以使低壓壓氣機進入高壓壓氣 機的進口溫度降低到接近環(huán)境溫度，從而顯著降低驅(qū)動壓氣機的功率；回?zé)崞骺梢詫⒃诳?氣進入燃燒室之前對其進行加熱，從而提高燃燒效率，達到節(jié)省燃料的目的。通過“間冷 回?zé)帷奔夹g(shù)，不僅提高了熱效率，而且降低了排氣溫度、噪聲和紅外輻射。研究表明：間 冷回?zé)崛紮C較之簡單循環(huán)燃機具有提高壓力比、提高熱效率、增加輸出功率的特點。適用 于低壓比航改燃氣輪機，因為壓比低，壓氣機出口溫度低，可從排氣中吸收更多熱量。
蒸汽回注方案原理是將熱電聯(lián)供中余熱鍋爐生產(chǎn)的蒸汽回輸?shù)綔u輪前，蒸汽和原來的 燃氣進行摻混，在渦輪中膨脹做功。蒸汽回注方案主要的優(yōu)點是：同一機組的功率增加， 效率提高，但結(jié)構(gòu)簡單，而且在熱電聯(lián)供中使用這種方案可根據(jù)不同季節(jié)或需要對供熱供 電進行調(diào)節(jié)，可多供汽少供電，或少供汽多供電。蒸汽回注適用于高壓比的發(fā)動機，因為 高壓比發(fā)動機的渦輪落壓比也大，回注蒸汽更有利于發(fā)揮效能。
蒸汽-燃氣聯(lián)合循環(huán)方案即在蒸汽回注的基礎(chǔ)上在余熱鍋爐中繼續(xù)加入燃料，以增加 汽輪機輸出及整機效率。如果不再向余熱鍋爐加燃料，以 WJ6G 為例，汽輪機能發(fā)出的功 率僅占總功率的 15%～20%，即 400 kW 左右。輸出功率為主的仍是燃氣輪機。如果向余 熱鍋爐噴入燃料，并且不加入外界空氣，在提高蒸汽參數(shù)后，將使汽輪機的功率提高，基 本上與燃氣輪機持平，即總功率增加 1 倍，整機效率也得以大幅提高。如果在向鍋爐供給 燃料的同時，加入外界空氣，與排出燃氣共同在余熱鍋爐中燃燒，則蒸汽的產(chǎn)量大幅度提 高。這種裝置將以汽輪機為主。在采用這種方案的機組中，汽輪機輸出功率可比燃氣輪機 高出數(shù)倍。
多種燃料驅(qū)動，提升經(jīng)濟性
燃氣渦輪發(fā)動機在地面裝置上使用，可利用多種燃料，發(fā)揮經(jīng)濟性。當(dāng)前在燃氣輪機 上使用重油和天然氣都已成為現(xiàn)實。以煤為代表的固體燃料的蘊藏量極為豐富，但相關(guān)研 究進展較為緩慢，離商業(yè)運行和推廣尚有一定的差距。開發(fā)不同燃料驅(qū)動的燃氣輪機時必 須考慮使用這種燃料的發(fā)動機與使用航空煤油的發(fā)動機兩者工作的不同特點。
重油，包括原油、柴油和渣油，存在著下列問題：1）黏度高，特別是在大氣溫度較 低時，尤為突出。一般的離心噴嘴對重油的霧化效果差，油珠的直徑較大，延長了燃燒室 內(nèi)的火焰長度，并使燃燒完全系數(shù)下降，起動則尤為困難。2）灰分和樹脂含量高，造成 發(fā)動機熱端部件積炭增加，并增加了燃油系統(tǒng)附件堵塞的可能性和齒輪磨損。3）有機物 （包括硫和硫化物、胺等）和無機物（包括金屬氧化物和鹽類等）含量高，促使燃油系統(tǒng) 和渦輪葉片表面嚴(yán)重腐蝕。目前以使用柴油為多，為了解決起動問題，可采取預(yù)熱起動點 火器殼體，或向燃燒室供油前預(yù)熱燃油，或用汽油啟動燃燒，然后切換成柴油等方法。 天然氣不同于液體燃料，不要求預(yù)先霧化和汽化而后進入燃燒，具有經(jīng)濟效益。實踐 表明，只要更換一下原供油管道和噴嘴，適于供氣的特點，或在原系統(tǒng)旁另加一套供氣系 統(tǒng)，即可實現(xiàn)。在燃燒完全程度、積炭、腐蝕和溫度場分布等方面有可能略優(yōu)于使用液體 燃料的水平。在油田上或在輸送天然氣管線上使用天然氣作為燃氣輪機的燃料，在經(jīng)濟上 是合理的，已得到廣泛應(yīng)用。
國內(nèi)外燃機行業(yè)已形成清晰的主機競爭格局
燃氣輪機行業(yè)已形成美國通用電氣、日本三菱重工、德國西門子等公司主導(dǎo)的競爭格 局。世界燃氣輪機技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前重型燃氣輪機主要由三菱重工（MHI）、通 用電氣（GE）、西門子（Siemens-WH）、阿爾斯通（Alstom-ABB）等公司開發(fā)。輕型燃 氣輪機方面，世界主要航空發(fā)動機公司羅爾斯·羅伊斯（RR）、通用電氣（GE）、普拉特·惠 特尼（P&W）等由航空發(fā)動機改型研制了 3 代輕型燃氣輪機。
國內(nèi)燃氣輪機市場呈現(xiàn) 3+1 競爭格局。目前，我國燃氣輪機領(lǐng)域主要的研制力量分別 來自我國航發(fā)、船舶、機械等工業(yè)部門和科研院所。在我國燃氣輪機整機市場格局較為集 中，即上海電氣、東方汽輪機、哈爾濱電氣外加南京汽輪電機。四家公司又在市場換技術(shù) 的政策下各自與一家外資公司捆綁招標(biāo)，其中上海電氣結(jié)對西門子，東方汽輪機結(jié)對三菱， 哈電與南汽則與 GE 合作。
艦船燃氣輪機，仿制到自研
我國船用燃機研制經(jīng)歷三個階段
相對于世界各主要強國，我國的船用燃機產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)十分薄弱，是長期以來制約我國海 軍戰(zhàn)斗力提升的關(guān)鍵因素。我國船用燃氣輪機的研制大致分為三個階段：一是 20 世紀(jì) 50 年代末至 20 世紀(jì) 80 年代中期；二是 20 世紀(jì) 80 年代末至 90 年代末；三是 21 世紀(jì)初至 今。
起步階段（20 世紀(jì) 50 年代末至 20 世紀(jì) 80 年代中期）。1958 年，我國在《國防科學(xué) 技術(shù)十年規(guī)劃》中提出了開發(fā)燃氣輪機的計劃，開啟了燃機研發(fā)的序幕；1959 年，蘇聯(lián) 向我國提供了 M-1 型船用燃機的技術(shù)資料，我國歷經(jīng) 3 年完成仿制工作；1964 年，我國 首臺自主研制的 4000kW 燃機通過驗收；1978 年，我國首次研制出重型燃氣輪機樣機。 這些探索為我國船用燃機的進一步發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)，鍛煉了一支經(jīng)驗豐富的技術(shù)隊伍。 引進提升階段（20 世紀(jì) 80 年代末至 90 年代末）。冷戰(zhàn)后期，得益于與西方國家關(guān)系 的緩和，我國開始在燃機領(lǐng)域?qū)で髧H合作。1986 年，我國與美國普惠公司、聯(lián)合技術(shù) 公司達成協(xié)議合作開發(fā) FT8 燃氣輪機，1989 年首臺機下線，1996 年完成全部研制工作。 1981 年，我國上馬輕型燃機項目，以引進的英國斯貝發(fā)動機為基礎(chǔ)，研制 9560kW 船用 燃機，計劃于 1992 年完成。上述兩型燃機的研制成功填補了我國在重型、輕型航改船用 燃機的空白，使我國跟上了世界燃機發(fā)展的步伐。 加速追趕階段（21 世紀(jì)初至今）。進入新世紀(jì)，隨著我國航空工業(yè)的突飛猛進，多型 先進航空發(fā)動機相繼問世。得益于航空動力的技術(shù)進步，我國推出了一系列的船用燃機， 主要有 QD70、QD128、QC185、QC260、QC280 和 R0110。
全球市場三足鼎立，國內(nèi)尚以航改為主
目前為止，世界上只有英國、美國、前蘇聯(lián)（俄羅斯、烏克蘭）等的相關(guān)企業(yè)掌握了 完整的船用燃機生產(chǎn)技術(shù)，市場競爭呈現(xiàn)三分天下的態(tài)勢。其中，美國通用電氣公司研制 的 LM2500 系列經(jīng)久不衰，發(fā)展為多型號產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域、艦船推進等，列裝 多國軍艦。英國羅羅公司開發(fā)的多款燃氣輪機投入多種艦船應(yīng)用，產(chǎn)品銷往世界各國。烏 克蘭“曙光”聯(lián)合體在前蘇聯(lián)船舶技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展出的 UGT 系列如 UGT25000，具有相 當(dāng)?shù)男阅軈?shù)，具有一定市占率。
國內(nèi)船用燃機以航改為主線，中國航發(fā)集團旗下企業(yè)為核心參與企業(yè)。隨著我國兩機 專項的重點實施開展，國內(nèi)船用燃機產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。尤其得益于航空發(fā)動機技術(shù)的持續(xù)突 破，國產(chǎn)船用航改燃機持續(xù)涌現(xiàn)。主要參與企業(yè)均為國資背景，包括航發(fā)集團旗下的航發(fā) 動力、606、608 所、東安發(fā)動機；中船重工 703 所；以及東方汽輪機、哈爾濱汽輪機、 上海電氣等。
我國船用燃機空間巨大，電推將帶來未來增量
目前燃氣輪機已成為國外海軍驅(qū)逐艦的主動力。燃氣輪機已成為全球各大國驅(qū)逐艦的 動力系統(tǒng)，美國的“朱姆沃爾特”、俄羅斯的“無畏”和日本的“金剛”級驅(qū)逐艦均采用 了燃氣輪機作為主要動力。根據(jù)人民網(wǎng) 2017 年 6 月 29 日報道，2017 年下水的某型驅(qū)逐 艦首次使用了燃燃聯(lián)合的動力方式，晚于美國、日本和俄羅斯 20 年以上。
與西方海軍強國相比，我國海軍的船用燃機普及率極低，短期成長空間較大。主力艦 艇中只有部分驅(qū)逐艦配備有柴燃混合動力，其余艦艇均以柴油機、蒸汽輪機作為主要動力。 燃機動力的短板曾長期制約主戰(zhàn)艦艇艦體設(shè)計、機動性、續(xù)航力等關(guān)鍵指標(biāo)的提升，以致 阻礙了整個艦隊的戰(zhàn)斗力生成。我們認(rèn)為，從中短期來看，隨著中國多型船用燃機相繼研 制成功，中短期內(nèi)燃機普及有望提速，為產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)打開成長新空間。 長期看好全電推進帶來的增量空間。我們認(rèn)為，在中國海軍完成燃機普及之后，未來 10-15 年全電推進可能成為艦船的主要動力方案?；谌娡七M的技術(shù)優(yōu)勢、全球其他主 要海軍強國的技術(shù)路線選擇和我國軍事技術(shù)的提升，我們認(rèn)為全電推進在未來 10-15 年可 能逐步成為我國海軍艦艇的主要動力方案。根據(jù)《21 世紀(jì)的澎湃動力：從新型水面艦艇看 艦用燃氣輪機的發(fā)展》（潘文林），新型 40MW 級大功率燃機和新型 4MW 級小功率燃機將 成為全電推進時代的主要原動機。前者作為綜合電力推進系統(tǒng)的主力原動機，后者作為備 用原動機。兩者通過不同的搭配可以滿足新型驅(qū)護艦的動力需求。
工業(yè)燃氣輪機，任重而道遠
我國重燃仍存在較大差距
工業(yè)燃氣輪機依據(jù)不同技術(shù)道路分為航改機和專業(yè)設(shè)計燃氣輪機。航改機由航空發(fā)動 機改型而形成，在輕型燃氣輪機應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位，主要應(yīng)用于分布式能源系統(tǒng)、輸氣 輸油管線動力、海上采油平臺、現(xiàn)代化坦克動力等領(lǐng)域。專業(yè)設(shè)計燃氣輪機遵循傳統(tǒng)的蒸 汽輪機理念發(fā)展起來，近年來也大量采用航空發(fā)動機的先進技術(shù)，發(fā)展了一批大功率、高 效率重型燃氣輪機，主要應(yīng)用于發(fā)電、油田等領(lǐng)域。 重型燃氣輪機是構(gòu)成先進能源動力系統(tǒng)的核心裝備，是復(fù)雜的高技術(shù)集成，也是國家 裝備制造水平的重要標(biāo)志。重型燃氣輪機電站造價低、調(diào)峰性能好、用水少，在復(fù)雜能源 系統(tǒng)中占有重要地位，對于能源系統(tǒng)的高效、清潔和安全都具有重要意義。我國的重型燃 氣輪機工業(yè)可以說至今未形成嚴(yán)格意義上的產(chǎn)業(yè)，根據(jù)《重型燃氣輪機現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》 （蔣洪德等）分析，我國重型燃氣輪機工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了以下三個階段：
1、我國重型燃氣輪機制造業(yè)的歷史可以追溯到 20 世紀(jì) 50 年代末。在早期階段 （1950-1970 年），我國在消化吸收前蘇聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計、試驗和制造燃氣輪 機，開發(fā)出了 200~25000kw 多種型號的燃氣輪機，包括車載燃氣輪機、機車燃氣輪機和 重型燃氣輪機等，培養(yǎng)了我國第一代燃氣輪機核心技術(shù)自主研發(fā)、試驗、制造和工程服務(wù) 技術(shù)隊伍，整個行業(yè)的技術(shù)水平提升迅速。
2、進入中期階段（1980-2000 年），由于全國油氣供應(yīng)嚴(yán)重不足缺，國家禁止使用燃 油/燃氣發(fā)電的重型燃機，導(dǎo)致市場需求銳減，整個行業(yè)陷入低谷。全國僅剩南京汽輪機廠 （現(xiàn)南京汽輪電機集團）一家重型燃機制造廠，其余企業(yè)紛紛退出，人員和技術(shù)流失嚴(yán)重，大學(xué)燃機專業(yè)改行，人才培養(yǎng)和國家研發(fā)投入基本停滯，與國際水平的差距迅速拉大。
3、在近期階段，從 2002 年開始，隨著西氣東輸和液化天然氣（LNG）進口的增加， 我國重啟了重型燃氣輪機國內(nèi)市場的需求。通過引進國外先進的 F/E 級重型燃機制造技術(shù)， 并成功實現(xiàn)國產(chǎn)化制造，滿足了我國電力工業(yè)的需要。至 2013 年底，全國燃機電站裝機 已超過 34000MW，約占全國發(fā)電總裝機容量的 3%。根據(jù)我國國民經(jīng)濟發(fā)展前景，在未 來長時期內(nèi)，我國發(fā)電總裝機還需要大幅增加，而電力工業(yè)面臨的資源、環(huán)境壓力也在不 斷增長。因此，減少煤炭消耗，增加綠色、可再生、低碳發(fā)電的比例，最終達到大幅減少 二氧化碳和污染排放，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的能源電力系統(tǒng)，已成為全民共識。在這一階段， 重型燃氣輪機在我國迎來了前所未有的發(fā)展機遇。
工業(yè)燃機的全球市場已被國際巨頭壟斷
全球工業(yè)燃氣輪機市場基本被 GE、西門子等國際巨頭所壟斷。世界重型燃氣輪機制 造業(yè)經(jīng)過 60 多年的研制、發(fā)展和競爭，目前已形成了高度壟斷的局面，即以 GE、西門子、 ABB 等主導(dǎo)公司為核心，其它制造公司多數(shù)與主導(dǎo)公司結(jié)成伙伴關(guān)系，合作生產(chǎn)或購買制 造技術(shù)生產(chǎn)。英美德日等國家通過在該領(lǐng)域長期的研發(fā)投入和技術(shù)積累，掌握著燃氣輪機 研發(fā)制造的核心技術(shù)。
國內(nèi)從事工業(yè)燃氣輪機研制生產(chǎn)的單位則主要包括：東方汽輪機有限公司、上海汽輪 機有限公司、哈爾濱汽輪機廠有限公司、西安航空發(fā)動機（集團）有限公司、沈陽黎明航 空發(fā)動機（集團）有限公司、杭州汽輪機股份有限公司等。我國工業(yè)燃氣輪機整體水平和 國際先進水平相差很大，嚴(yán)格意義上的工業(yè)燃氣輪機產(chǎn)業(yè)尚未形成，總體水平落后 20-30 年。
工業(yè)燃機將成為我國新型電力系統(tǒng)的主要支撐
近年來，燃氣輪機在分布式能源、管輸增壓、煤化工、風(fēng)光互補、生物質(zhì)氣化聯(lián)合循 環(huán)、移動電源車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，極大限度地利用燃氣資源，實現(xiàn)能源綜合利用。據(jù)中國能 源報報道，燃氣輪機將成為我國新型電力系統(tǒng)的主要支撐。我國目前正處于工業(yè)升級關(guān)鍵 階段，《中國制造 2025》提出推進制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、全面推動綠色制造、強化工業(yè)基礎(chǔ)能 力、提高制造業(yè)國際化水平及提高國家制造業(yè)創(chuàng)新能力，推動我國傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。 中國未來制造業(yè)將以創(chuàng)新發(fā)展取代以往的往粗放式高速增長方式，由工業(yè)大國向工業(yè)強國 轉(zhuǎn)變，制造業(yè)的總體水平將呈健康上升趨勢。燃氣輪機行業(yè)是為我國工業(yè)生產(chǎn)提供基礎(chǔ)能 源的重要行業(yè)，是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和工業(yè)升級的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級將為我國 燃氣輪機行業(yè)的發(fā)展提供強有力支撐。 預(yù)計 2025 年我國工業(yè)用燃氣輪機市場規(guī)?？蛇_ 220 億元。根據(jù) Statista 統(tǒng)計，2020 年全球燃氣輪機市場規(guī)模達 225.4 億美元，近三年平均增速約 3.5%。根據(jù) Maximize Market Research 統(tǒng)計，32%市值的燃氣輪機用于發(fā)電，29%市值的燃氣輪機用于油氣行業(yè)，其 余為載具等應(yīng)用領(lǐng)域。假設(shè) 2020-2025 年全球燃氣輪機市場規(guī)模保持 3.5%的增速；根據(jù) 中國能源消費約占全球總量的 20%，假設(shè)國內(nèi)燃氣輪機市場規(guī)模占全球的 15%-20%，我 們預(yù)計至 2025 年我國工業(yè)用燃氣輪機市場規(guī)?？蛇_ 220 億元。
前景無限，我國燃機孕育新機遇
我國目前已具備完整的燃氣輪機產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)能力。燃氣輪機生產(chǎn)研制包括最源頭的基 礎(chǔ)研究設(shè)計、上游原材料制備、中游零部件制造（分類含分系統(tǒng)）、下游整機組裝及應(yīng)用 等環(huán)節(jié)。燃氣輪機產(chǎn)業(yè)鏈主要由原材料供應(yīng)商、零部件生產(chǎn)商和整機制造商組成，其中原 材料供應(yīng)商主要有高溫合金、特鋼、鋁合金、復(fù)合材料、普鋼和熱障涂層等企業(yè)；零部件 主要包括葉片、盤、軸等結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造，以及分系統(tǒng)（控制系統(tǒng)）環(huán)節(jié)；下游包括整 機制造，以及終端應(yīng)用如天然氣發(fā)電、船舶動力、油氣運輸?shù)确矫妗?/p>
燃氣輪機上游材料主要包括高溫合金、
