日立H-25型燃氣輪機

　　據《日本經濟新聞》4月10日報道，日本三菱日立電力系統公司發布消息稱，面向中國華潤電力在廣東省的工業區建設的火力發電站，獲得了2台燃氣渦輪機訂單。

　　報道稱，該燃氣渦輪機屬於被稱為H-25的小型產品，單機輸出功率為4萬千瓦，在同級別中最高，將在2020年下半年投入使用。

　　在發電過程中，燃氣渦輪機把天然氣燃燒變成旋轉能量，帶動發電機運轉。此外，相同機型還獲得了江蘇省的訂單。上次供貨獲得了很高評價，助推了此次獲得訂單。

　　除了燃氣渦輪機外，日方還將打包供應排熱鍋爐等相關設備。在中國的排放限制越來越嚴格的背景下，據稱該燃氣渦輪機具有限制氮氧化物排放的優點。

　　據媒體報道，3月28日，中國船舶重工集團重工有限公司和三菱日立電力系統株式會社舉行H-25型燃氣輪機技術轉讓簽約協議。中船重工副總經理何紀武和三菱日立電力系統株式會社副社長、首席技術官六山亮昌共同出席見證簽約儀式。

　　在簽約儀式上，何紀武表示，中船重工七〇三所在燃氣輪機產品自主研發等方面為推動集團燃氣輪機產業快速發展打下了堅實基礎。三菱日立是世界燃氣輪機行業的佼佼者，擁有從中小型燃氣輪機到大型燃氣輪機完整的產品線，取得了令人矚目的發展成績。雙方在相關業務領域有着良好的合作基礎，樹立了良好的口碑和品牌形象，希望以此次簽約為契機，進一步加強交流合作，不斷拓展中國及“一帶一路”市場，實現共贏發展。

　　何紀武在這裡提到的“中船重工七〇三所”，是中船重工從事蒸汽、燃氣動力裝置和相關技術應用研究的國內頂級研究所。中船重工七〇三所組建於1961年，主要從事船舶和工業用蒸汽、燃氣動力裝置，和鍋爐、汽輪機、燃氣輪機、機械傳動、自動控制以及電站、熱能工程等應用研究、設計、生產和成套供貨。

　　2013年5月，中國船舶重工集團公司、黑龍江省及哈爾濱市人民政府、中國船舶重工集團公司第七〇三研究所共同投入組建中船重工龍江廣瀚燃氣輪機有限公司，專門從事燃氣輪機研發、生產和市場銷售業務。看來，中船重工這次引進日立H-25型燃氣輪機技術，是以中船重工七〇三所和廣瀚燃氣輪機有限公司作為項目負責單位。

　　不過，這裡有一個問題：日立的H-25型燃氣輪機研製於20世紀80年代，1989年研製成功。以現在乃至21世紀的燃氣輪機技術標準衡量，它絕對不能說是最先進的。而且，H-25是一款最大輸出功率25MW的燃氣輪機，這個功率級別的燃氣輪機，中船重工七〇三所和廣瀚燃氣輪機有限公司已經有了，就是大名鼎鼎的GT-25000。既然已有GT-25000，中船重工為什麼還要引進一款同等功率級別的燃氣輪機呢？

　　要回答這個問題，我們得從H-25的前世今生談起。

　　日立的燃氣輪機技術最初來自美國的通用電氣公司（GE）。GE生產發電用工業燃氣輪機始於40年代末，以40年代中期研製的TG180航空發動機為基礎，研製出了第一代用於機械驅動的工業燃氣輪機：MS3002，最大輸出功率為5000馬力。

　　1955年，在MS3002的基礎上，GE開始了新一代的MS5000系列燃氣輪機的設計，1957年開始生產。該燃氣輪機最大輸出功率25MW，能實現原油、天然氣、柴油等三種燃料的切換，具有良好的燃料適應性，性能可靠，是日後GE公司MS系列工業重型燃氣輪機的發展基礎型號。

　　1964年，日立製作所同美國GE公司簽署合同，引進生產GE公司研製的各型燃氣輪機，其中以25MW的MS5001型燃氣輪機為主要機型。MS5001型燃氣輪機燃燒室溫度為980℃，熱效率27%，到20世紀80年代，其性能已經明顯落後。日立認為，將來會需要在熱效率方面更具競爭力的機型，決定開發與MS5001同等出力，但熱效率更高的燃氣輪機，這就是H-25。

　　H-25是日立結合多年製造MS5001的經驗，又吸收了日立研究所和機械研究所新開發的新材料、新工藝，特別是新型耐熱合金和葉片冷卻技術而研製的產品。該燃氣輪機最大輸出功率與MS5001相同，但燃燒室溫度為1260℃，熱效率32%，達到了F級燃氣輪機的水平，明顯優於MS5001。該機的外部尺寸與MS5001相同，因此原來使用MS5001的電廠可以直接換用這種燃氣輪機，更換後燃料費用可以降低約20%，經濟效益明顯。

　　從以上介紹可以看出，H-25是日立在GE的MS5001的基礎上研製的一款專用的工業重型燃氣輪機。而中船重工七〇三所目前擁有的GT-25000燃氣輪機，其原型是烏克蘭曙光設計局研製的UGT-25000燃氣輪機。兩者雖然最大輸出功率相當，但在結構上有着相當大的不同。

　　烏克蘭曙光設計局作為蘇聯時期專門設計艦船用燃氣輪機的設計部門，它所研製的UGT-25000燃氣輪機，是一款專用的船用燃氣輪機。由於裝船的應用環境對燃機的體積和重量有限制，UGT-25000燃氣輪機採用的是類似航改型燃氣輪機的燃氣發生器+動力渦輪的結構，其中燃氣發生器採用的是類似航空渦噴發動機的雙轉子設計，通過讓高低壓壓氣機分別在不同的轉速上運轉，獲得比體積和重量相當的單轉子壓氣機更高的增壓比，從而在體積和重量相當的情況下，獲得更大的輸出功率。

　　UGT-25000的這個設計雖然達到了目的，但也造成了一個後果：難以通過對壓氣機和燃燒室的簡單放大，來達到功率提升的目的，發展潛力有限。

　　H-25則不同。作為一款陸地發電專用工業燃氣輪機，它不需要考慮體積和重量問題，它更多需要考慮的，是工作壽命長，能長期安全運行，並在滿足前兩者的基礎上，儘量少用貴重金屬材料以降低製造成本。

　　因此在結構上，H-25繼承了MS5001的特點，採用的是單轉子設計，比GT-25000簡單。雖然由此導致H-25在重量和體積上比GT-25000要大得多，但這種設計給H-25帶來了一個很重要的優點：可以通過對壓氣機和燃燒室的簡單放大，來獲得功率更大的燃氣輪機。

　　這不只是理論設想，日立已經這樣做過了。它的H-80型燃氣輪機，就是從H-25型燃氣輪機放大設計而來的。該燃氣輪機的壓氣機為H-25型的壓氣機放大設計，壓比從H-25的14提高到了17；通過提高空氣流量，將燃燒室溫度提高到了1300℃。通過這些措施，H-80的最大輸出功率達到了89MW，總體性能與西門子公司的小F級燃機V64.3A相當。

　　GT-25000型燃氣輪機和H-25型燃氣輪機性能參數對比。可以看出，H-25比GT-25000重得多

　　H-25的這一特點，正好是GT-25000所沒有的，也是中船重工七〇三所急需的。長期以來，中船重工七〇三所一直從事的是中小型船用燃氣輪機的研製工作，對於發電用重型燃氣輪機缺少研製經驗。

　　雖然從理論上來說，七〇三所也可以通過類似GE當年從TG180航空發動機到MS3002再到MS5001的路徑，從GT-25000的核心機發展出專用重燃，但這需要很長時間。引進H-25，可以讓中船重工七〇三所節省幾十年的時間，一舉掌握F級重型燃氣輪機的完整技術，儘快進入重型燃氣輪機市場。

　　另外，還有一個背景值得注意：中船重工七〇三所和哈爾濱電氣集團有長期的合作關係。在國家計劃重型燃氣輪機重大項目中，哈爾濱電氣集團下屬的哈爾濱汽輪機廠承擔的是與GE公司對接，合作生產MS9001FA型重型燃氣輪機的任務。但到目前為止，由於GE的技術封鎖，哈汽輪尚未完全掌握MS9001FA的全部製造技術。

　　H-25型燃氣輪機的技術源自GE的MS5001，而MS5001是後來GE發展MS6000/7000/9000系列重型燃氣輪機的基礎。如果哈汽輪能夠獲得中船重工七〇三所的H-25型燃氣輪機技術共享，將會對哈汽輪完全突破F級重型燃氣輪機的核心技術產生極大的助益。

　　2014年，原中國電力投資集團公司（2015年與國家核電技術公司重組為國家電投）與哈爾濱電氣集團、東方電氣集團、上海電氣集團、大唐集團等，在上海合作組建了聯合體企業——中電聯合重型燃氣輪機技術有限公司（簡稱“中國重燃”），主要從事主要從事燃氣輪機設計、研發、試驗驗證考核，燃氣輪機相關技術開發、技術轉讓、技術諮詢和技術服務等，目標就是“攻克關鍵瓶頸技術，形成自主知識產權的燃氣輪機核心技術”。

　　目前來看，中國重燃已經有了兩個比較可靠的重型燃氣輪機技術來源：一是上海電氣通過收購意大利安薩爾多股份獲得的安薩爾多燃氣輪機技術，二是東方電氣從2009年開始的50MW燃氣輪機自主研製項目。如果哈電能夠通過與中船重工七〇三所的技術共享，實現重型燃氣輪機核心技術突破，就將成為中國重燃內部的第三個獨立核心技術來源。如果中國重燃規劃得當，中國在高鐵發展上的成功經驗，完全可能在重型燃氣輪機領域得到複製。