聚焦海洋领域产业攻关，强化海洋科技创新能力，青岛“海创计划”再结硕果。不久前，市科技局立项支持一批海洋领域关键技术攻关项目。其中，“舰船轻型燃气轮机综合试验平台研发与产业化”项目由青岛中科国晟动力科技有限公司（以下简称“中科国晟”）牵头建设，将获得300万元的资金支持。
根据《青岛市国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，青岛要在巩固原有高端装备制造的基础上，补齐海洋工程装备制造短板，提升自主设计、系统集成等用于海上油气平台的轻型燃气轮机，推进军民两用燃气轮机的研发和产业化应用。
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中科国晟目前已实现轻型燃气轮机的国产化，并通过该项目打造了一个面向轻型燃气轮机应用的综合试验平台，弥补了我国轻型燃气轮机试验不足的行业短板。中科国晟副总经理刘培军表示，在科技资金的支持下，项目将进一步提高燃气轮机的试验效率，有效推动国产燃气轮机的产业化发展。
整机国产化，29000多个零件都是自主制造
燃气轮机有“工业之花”的美誉，被称为“工业皇冠上的明珠”，是一个国家综合国力的集中体现。通常来说，燃气轮机有重型和轻型两种结构之分。其中轻型燃气轮机基于其功率适中、运输便捷、体积小、效率高、排放低等优点，是大型舰船动力驱动、分布式能源发电、天然气管道增压和海上油气平台动力的核心重大装备，对我国提高工业发展水平，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系都具有重要意义。
事关国家能源安全、国防安全，事关国计民生、科技创新，这样的大国重器，其关键技术是“等不来，要不来，讨不来”的。
中科国晟由中国科学院工程热物理研究所、城发投资集团有限公司、青岛军民融合发展集团有限公司共同出资设立，2017年注册于西海岸新区古镇口核心区。刘培军告诉记者，瞄准轻型燃气轮机在能源动力领域的重大需求，中科国晟在中科院工程热物理所前期燃气轮机基础研究和关键技术开发的基础上，逐步开展了轻型燃气轮机从零部件到整机的研发设计和制造工作，解决了重大技术装备的“卡脖子”问题。据了解，目前中科国晟已形成30兆瓦级燃气轮机工程样机成套技术，实现了整机零部件100%国产化制造，并完成了首台工程验证机自主装配，完成了自主研发控制系统的满转速台架试车。中科国晟生产的TG30系列燃气轮机一次发电效率达39.2%、联合循环发电效率超70%，一次发电量总计可达42000千瓦时。由甘晓华院士、李应红院士和何雅玲院士等行业著名专家组成的评价委员会一致认为，该产品整机性能达到国际先进水平。
“一台轻型燃气轮机用到的零部件种类高达2900种，总数达29000多个。”刘培军说，“实现100%国产化，其难度可想而知。”为此，中科国晟打造了全面的软硬件研究试验设备，拥有完全自主研制的高精密气浮转台、高速叶尖磨床、立式磨床等一批性能优异的测试加工高精度设备，建设了整机动力系统试验平台、叶片疲劳振动测试系统、阻尼减震测试系统、转子刚度试验系统，为提升技术支持和服务提供了设备基础。此外，该企业还建立了零部件供应链体系，牵头成立了青岛燃气轮机协同创新中心，吸引相关行业6家企业落户青岛，增强体系集成能力，在高压涡轮叶片精铸、压气机叶片精锻、高温合金涡轮盘精密制造等关键零部件制造中发挥了重要支撑作用。
目前，中科国晟的燃气轮机生产基地已初步建设完成，具备年装配20台燃气轮机的产能。设备已整机参与河南利源集团的分布式能源电站，实现了600小时以上的连续稳定运行；在新疆孔雀河，该设备已在国家管网西部管道压气站上开展工业试验，服务于“西气东输”工程。
通过建设燃气轮机协同创新平台，中科国晟推动形成以整机研发为龙头，涵盖材料体系、零部件制造工艺体系、整机装配、集成试验、维修保障等各个环节的燃气轮机产业链。目前，行业上下游已经“串联”起60多家配套企业，其中既有中国航发、中航工业等国有企业，也有无锡航亚、豪迈科技等民营企业，形成了一个国产轻型燃气轮机蓬勃发展的产业生态。
平台化，为燃气轮机提供“全生命周期”的试验服务
“燃气轮机其实不是‘设计’出来的，而是‘试验’出来、‘应用’出来的。”刘培军说。燃气轮机的研制强调试验验证和使用完善，从部件到整机要通过“设计-研制-试验-调整-再试验”的多轮循环才能达到实用阶段，这是个螺旋上升的发展过程。试验贯穿于燃气轮机发展的全生命周期，是生产、销售、改型、维修中不可或缺的关键步骤。此外，试验环节可以根据燃气轮机的应用场景和市场需求，为后续开展更大功率的燃机研发奠定基础。
可以说，一个全套综合试验平台，是燃气轮机研发、生产的最后一环，也是最重要的一环。这就是“舰船轻型燃气轮机综合试验平台研发与产业化”项目设立最大的现实意义。刘培军告诉记者，根据山东建设海洋强国等发展战略，结合国家在燃气轮机领域的规划和青岛的工业基础，中科国晟瞄准各类舰船发展需求，兼顾分布式能源和海上油气平台发电需要，发展中小功率、轻量化结构燃气轮机，建设燃气轮机协同创新平台，打造了可实现对轻型燃气轮机进行综合试验的平台。
这个平台就是燃气轮机的“试验工厂”，包含燃料供应系统、控制系统、通风系统、润滑系统等10个系统，试验范围覆盖了20兆瓦至50兆瓦功率范围的轻型燃气轮机，可实现对柴油、氢气、焦炉煤气、氨气、甲醇等不同燃料的试验效果检测，对推动国产燃气轮机的产业化有重要意义。更重要的是，平台各个系统之间既相互配合又可独立成撬，不仅能提高试验平台的搭建效率、降低人工成本，也方便根据不同试验方案进行协同作业，服务于整个燃气轮机行业的进步。
要打造这样一个平台，不仅需要牵头单位对燃气轮机整机研发、设计、生产具有“通盘”的部署能力，还要确保了解整个燃气轮机行业的应用场景，熟悉产业发展的动向，不是一件一蹴而就的事情。因此，刘培军形容燃机动力系统试验设施在全国乃至全世界都属于“稀缺资源”，若不具备完备的燃气轮机试验能力，将严重制约我国燃机产业的发展。
中科国晟打造的试验平台最大限度模拟真实的应用环境，实现了对燃气轮机整机的性能试验，加快了我国新研制燃气轮机产品的迭代成熟，满足了我国军民燃气轮机动力的需求，为燃气轮机可靠运行提供了有力支撑，也保障了我国能源动力的安全。
随着“双碳”目标的推进实施，国内传统能源行业亟需转型，以天然气发电作为清洁电力的轻型燃气轮机正迎来新的发展机遇和窗口期。根据前瞻产业研究院预测，2035年全国燃气发电装机容量规模将达2.4亿千瓦，未来10年对30兆瓦级的燃气轮机需求将达到600多台。另据报道，单台30兆瓦燃气轮机作为分布式能源机组，每小时可提供4万多度电力，与传统能源供应方式相比，二氧化碳减排54%、节能36%。
经济效益和社会效益显著，在燃气轮机这个关键的“未来”产业中，中科国晟率先实现了自主国产化研制，为未来摆脱对进口产品的依赖取得了先机。（青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷）
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（作者：耿婷婷)
