根據(jù)《2024-2029年中國燃氣輪機行業(yè)市場供需分析及發(fā)展前景預測報告》分析,根據(jù)《燃氣輪機詞匯》(GB/T15135-2018),燃氣輪機是指把熱能轉(zhuǎn)換為機械功的續(xù)流式旋轉(zhuǎn)機械(單機),包括壓氣機、加熱工質(zhì)的設備(例如燃燒室),透平、控制系統(tǒng)和輔助設備。按結(jié)構(gòu)形式和輸出功率來劃分,燃氣輪機可分為微型、輕型和重型三類。其中微型和輕型燃氣輪機可由航空發(fā)動機改制而成(又稱為“航改燃”),功率通常在50MW以內(nèi),可用于工業(yè)發(fā)電、船舶動力、管道增壓、坦克機車、分布式發(fā)電及熱電聯(lián)供等場景。重型燃氣輪機功率在50MW以上,主要用作陸地上固定的發(fā)電機組,如城市電網(wǎng)。
供需方面:隨著燃氣輪機技術(shù)的快速進步和對分布式發(fā)電技術(shù)的日益關(guān)注,中國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷顯著增長。同時,發(fā)展中國家能源市場的蓬勃需求,以及全球范圍內(nèi)可再生能源使用的不斷增加,為我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)提供了強大的發(fā)展動力。據(jù)中國機械業(yè)協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2023年期間,我國燃氣輪機產(chǎn)量達到444萬千瓦,而市場需求量則高達762萬千瓦,這一數(shù)據(jù)反映出產(chǎn)銷率高達172%,遠超常規(guī)平衡狀態(tài)。較高的產(chǎn)銷率實際上揭示了我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)的一個現(xiàn)狀:盡管在2020-2023年期間產(chǎn)量在不斷提升,但當前的生產(chǎn)能力尚不足以完全滿足國內(nèi)市場的旺盛需求。因此,為了彌補這一供需缺口,我國不得不依賴進口來確保燃氣輪機市場的穩(wěn)定供應。
圖1:2019-2023年中國燃氣輪機產(chǎn)銷量情況
數(shù)據(jù)來源:中國機械業(yè)協(xié)會、中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理
市場規(guī)模方面:燃氣輪機應用廣泛,并且具備突出的燃料靈活性,對實現(xiàn)“雙碳”目標具有積極作用。因此,預計我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)未來將呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢。根據(jù)中國機械業(yè)協(xié)會相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2023年我國燃氣輪機總體市場規(guī)模達到了671.9億元,同比2022年增長了9%。其中,中小型燃氣輪機市場規(guī)模為626.7億元,占比達93%;重型燃氣輪機市場規(guī)模為45.2億元,占比達7%。
圖2:2019-2023年中國不同類型燃氣輪機市場規(guī)模情況
【注:本報告中提到的中小型燃氣輪機指代輕微型燃氣輪機(下同)】
數(shù)據(jù)來源:中國機械業(yè)協(xié)會、中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理
圖3:2023年中國不同類型燃氣輪機市場份額占比
數(shù)據(jù)來源:中國機械業(yè)協(xié)會、中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理
隨著“西氣東輸”、“西電東送”等國家重點工程項目的實施,對燃氣輪機的需求不斷上升。以及國家清潔能源政策的持續(xù)推進,燃氣輪機作為高效、清潔的能源轉(zhuǎn)換設備,受到了越來越多的關(guān)注和支持之下,預計我國燃氣輪機行業(yè)市場規(guī)模有望得到進一步提升,預計至2029年底,全國燃氣輪機行業(yè)總體市場規(guī)模有望增長至為2137億元。其中,中小型燃氣輪機行業(yè)市場規(guī)模有望增長至為2065.3億元;重型燃氣輪機行業(yè)市場規(guī)模有望增長至為71.7億元。
競爭格局方面: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),中小型燃氣輪機方面,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。觀之我國,自主研制燃氣輪機相繼落地,國產(chǎn)化程度逐步提升。通過引進先進技術(shù)和自主創(chuàng)新,我國已經(jīng)掌握了部分先進燃氣發(fā)電裝備的制造技術(shù)和工藝,如重型燃氣輪機核心熱端轉(zhuǎn)動部件的核心技術(shù),燃氣輪機系統(tǒng)制造能力逐漸增強,打破了壟斷,價格有所降低;技術(shù)服務逐步本地化,燃機運營維護成本也逐步降低。以F級燃機為例,我國燃氣輪機零部件國產(chǎn)化率可達到80%~90%。
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。在我國氣電設備市場,競爭格局是典型的3加1,即上海電氣、東方電氣、哈爾濱電氣外加南京汽輪機電機。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,其中上海電氣結(jié)對西門子,東方電氣結(jié)對三菱,哈電與南汽則與GE合作。
發(fā)展趨勢方面:我國燃氣輪機的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出多元化與創(chuàng)新性的特征,具體可歸納為以下幾個方面:
氫燃料應用
燃氣輪機正逐步向氫燃料轉(zhuǎn)型,通過增加摻氫比例甚至全氫燃料使用,旨在緩解天然氣供應壓力,同時積極響應全球減碳和零碳排放的環(huán)保需求,推動能源結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型。
高效清潔燃燒技術(shù)
聚焦于低污染、高效能燃燒室的研發(fā),包括分級燃燒、回流燃燒、貧預混與預蒸發(fā)燃燒室等先進技術(shù),以及提升低熱值燃料穩(wěn)定性與多燃料適應性,特別是針對富氫及純氫燃料的燃燒技術(shù),以實現(xiàn)更清潔、更高效的燃燒過程。
高溫材料研發(fā)
鑒于燃氣輪機運行中高溫環(huán)境的挑戰(zhàn),研發(fā)新型高溫材料成為關(guān)鍵。這包括高溫合金及其加工技術(shù)的突破,旨在提高部件的耐高溫性能,確保燃氣輪機長期穩(wěn)定運行,減少故障風險。
部件性能提升
致力于提升燃氣輪機核心部件如壓氣機和透平的性能,以滿足發(fā)電和工業(yè)領(lǐng)域日益增長的高效能需求。通過綜合性能優(yōu)化,促進負荷提升,增強能量轉(zhuǎn)化效率。
先進材料與制造技術(shù)
聚焦于高性能復合材料、高溫耐熱合金材料涂層、大尺寸高溫合金的精密鑄造及3D打印等智能制造技術(shù)的研發(fā)與應用,推動燃氣輪機制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,提升產(chǎn)品競爭力。
產(chǎn)品系列化與譜系化發(fā)展
以航空發(fā)動機為技術(shù)基礎,燃氣輪機設計與制造商通過改型設計,推出多類型、多功率的燃氣輪機產(chǎn)品,形成完善的產(chǎn)品譜系。這種策略不僅延長了航空發(fā)動機的生命周期,促進了產(chǎn)品的更新?lián)Q代,還確保了燃氣輪機的高可靠性、先進性,同時降低了研發(fā)周期、風險及成本,滿足了市場的多樣化需求。