燃氣輪機對一個國家很重要，它被譽為「動力的心臟」，人類自發明發動機以來，首先普及的是蒸汽機，其次是內燃機然後是燃氣輪機，燃氣輪機事關國家能源安全，比如我國正在大力發展，可再生能源發電為主體新型電力系統，但是可再生能源自身存在隨機性、間歇性和波動性，這就會讓電網和電力供應出現不穩定性和安全性，所以需要一種良好的功率爬坡能力發電模式來彌補它的缺陷，說直白一點就是比如光伏發電站突然出現暴雨，導致發電量突然下滑，那麼這個時候就需要火電站快速發電彌補缺口，這就要求發電設備需要具備快速啟停功能，而燃氣輪機就是當前最好的選擇，所以它大面積運用在發電站等領域，比如煤炭發電、天然氣發電等，又比如輸油輸氣管道需要壓力，也要用燃氣輪機來增壓。燃氣輪機還事關國防，當前各國主要軍艦都採用燃氣輪機來驅動，動力更強勁不說燃油經濟性也更好，它還運用在許多與我們經濟息息相關的領域，甚至在許多高科技創新領域，也離不開它。
燃氣輪機按照結構可以分為：輕型燃氣輪機和重型燃氣輪機（後簡稱重燃），輕型燃氣輪機主要依靠航空發動機改裝而來，一般用於工業和船用，俗稱航改機，重燃是遵循傳統的蒸汽輪機理念，發展起來的工業重燃，俗稱工業機，主要用於機械驅動和大型電站。重燃也有被用於艦船的，比如我們熟知的055大驅等就裝備了重燃，全世界許多國家也用重燃當動力。世界上能造輕型燃氣輪機的國家不多，能造重燃的國家更是屈指可數，重燃按照渦輪前溫度和壓比可分為不同級別，每100度為一級，比如E級對應的就是1100攝氏度，F級對應的就是1200攝氏度，H級對應的就是1400攝氏度，燃氣輪機內部溫度越高，技術難度也就成倍增加，當前H級是全球最尖端的燃氣輪機，也是全球效率最高的燃氣輪機，聯合循環效率可超61%，目前只有美國GE公司、日本三菱日立公司、德國西門子公司和義大利安薩爾多公司掌握。
燃氣輪機內部有上萬個零件，其中涉及高溫部分占20%，這也是燃氣輪機技術最難攻克的一部分，最讓人熟知的就是它的葉片，2018年，科技日報寫了一篇文章，文中列舉了當時中國急需攻克的35項技術，其中就有燃氣輪機的葉片。為何它的葉片難以製造呢？
我們熟知的蒸汽機內部溫度一般在374度左右，所以想要造蒸汽機輕而易舉，常見的汽油機內部溫度一般在600-800度，柴油機一般超過800度，不考慮專利因素想要生產內燃機其實也很容易，因為許多材料都不怕這個問題，但是當溫度超過1200度以後，大部分金屬都無法經受住長烘烤最終會融化，哪怕是號稱航空金屬之王的鎳錸高溫合金也不行，可以這麼說，地球上暫時還沒有發現一種合金，可以能長期承受這麼高的溫度，所以工程師想了辦法，就是把葉片做成空心向裡面吹冷空氣降溫，才讓葉片能長期承受如此的高溫。但這又帶來一個問題，長期冷熱不均對材料的壽命影響又很大，所以這才是葉片為何難造的原因。而且燃燒室中的氣體在經過高強度壓縮燃燒後，會以極高的速度向外衝擊葉片，這還要求葉片具有抗衝擊力，燃氣輪機葉片工作條件嚴酷環境遠超火箭發動機，舉個形象的例子，燃燒室內點火就像在9級颱風中點燃一根蠟燭，還要求這個蠟燭穩定的燃燒幾萬個小時。所以這就把許多國家和公司拒之門外了，如果沒有很強大的工業底蘊，想要造出葉片為代表的高溫部件，簡直就是天方夜譚。
我國目前正在運行的重燃超過100台，主要是進口或與美國GE、德國西門子、日本三菱合作生產，合作生產的關鍵零件基本需要進口，比如壓氣機、燃燒室、高溫透平葉片等，這些核心零件西方堅決不轉讓技術給任何國家，最多是授權許可生產非核心零件部分，核心部分屬於暴利項目且技術壁壘高，所以他們只出口成品。在2000年時，我們決定通過市場換技術，分別引進了美日德三國的燃氣輪機，主要是在國內組裝F級的燃氣輪機，最關鍵的壓氣機、燃燒室和透平葉片三大件無法生產，當時組裝的燃氣機只能在中國出售，雖然買時不貴，但是後期維護費用相當貴，比如葉片為例，重燃的葉片售價一般超過1億元，它們需要定期更換，所以這就讓美日德等長期躺著賺巨額利潤。那麼問題來了，曾經卡我們脖子的重燃以及葉片，如今取得了什麼樣的進展？
目前我們在輕型燃氣輪機領域，實現了完全國產化且技術成熟，但是在重燃領域，我們核心零件基本靠進口，但是已經有企業突破實現國產化了，注意是百分百國產化，但和美日的差距還是較大，我們就重點聊聊重燃和葉片。
2001年，我國以黎明公司為研製總成單位、六〇六所為總設計單位，聯合清華大學、中科院等科研院所和有關企業，聯合研製R0110重燃，這個項目被列為國家「十五」期間「863」能源領域重大專項，當時我國在這個領域太落後，所以我們從現實條件出發，確定了借鑑國外技術引進國外智力的方針，採取「官產學研」聯合模式發展。2008年12月28日通過國家相關單位驗收，R0110是我國第一台重燃，我國也成為全球第五個能自主研發重燃的國家，當時我們能成功造出來，其實得感謝烏克蘭的UGT-6000+船用燃氣輪機，我們是在消化吸收這款機器後，才造出了具有完全自主智慧財產權的重燃，注意這裡只說的是具有完全自主智慧財產權，這個百分百國產化不是一個概念，出廠時剛好達到F級標準，後來我們不斷對R0110重燃的升級，2020年12月20日，改名為AGT-110的它換裝了新的國產燃燒室，在瀋陽中國航發燃機公司總裝下線。
我國研製重燃的可不止這一家公司，早在2014年7月，「兩機專項」實施方案上報國家後，我們又成立了中國聯合重燃技術有限公司，對300兆瓦燃氣輪機實施技術攻關，2018年12月，F級300兆瓦重型燃機透平第一級靜葉鑄件首件通過鑑定，同時交付了一套固化的工藝體系和質保體系，這是我國在重燃領域的一個重大突破，F級300兆瓦我們還有許多技術要攻克，所以我們還需要耐心等待多年，因為重燃研發起步10年起，比如2019年，我國首台F級50兆瓦重燃原型機整機點火試驗成功，2020年11月實現滿負荷運行，一舉打破了西方70年的技術封鎖，最關鍵的是我們實現了百分百國產化，以葉片為代表的高溫部件曾長期難住了我們，如今也被我們攻克可以自產了。但是取得這個成就，我們就用了10多年，當時東方電氣集團和日本三菱合作，用市場換技術後，雖然我們掌握了80%的零件，但是剩餘20%的零件及技術仍需要進口，所以該公司從2009年組建了上百人的團隊開始自研，用了整整10年才突破F級50兆瓦重燃，所以我們想要完全國產化F級300兆瓦級，需要更多的時間。
綜上所述，目前我們在F級上已經取得了突破，也可以做到零件百分百國產化，但民用是否已經量產就是一個未知答案了，一是我們突破後試驗的時間較短，國外成熟產品一般可以運行4-6萬個小時，而我們目前的消息才運行6000個小時，注意這裡不是說運行6000個小時就出質量問題，而是還在試驗中，它的壽命具體能達到多少，只有將來才知道，而在軍用領域我們早就量產了，因為這個需要的功率不高，比如我們海軍多型號軍艦就裝備了R0110重燃（改進型）。
而民用領域需要的功率較高，這些技術我們也是這幾年才全面掌握，所以最大可能我們會把他們當作驗證機，繼續發展功率更高，出熱效率更高的升級型，否則現在推出市場沒有多大的競爭力，因為當前在重燃領域，西方國家的技術太成熟性能太強悍了，美國GE的市場份額一般在49%，西門子26%三菱12%安薩爾多6%（2019年數據），關鍵是功率從小到大他們幾乎都涵蓋了，而我們只有幾個產品覆蓋小部分領域。但我們不用氣餒，在重燃領域，曾經我們落後西方太多了，如今在主流領域我們取得了零的突破，最關鍵的是我們解決了葉片等高溫部件，所以後面我們追趕起來的速度就會快很多。
比如我們研發的R0110重燃出線端功率110兆瓦，就可以在這個基礎上，比較容易地造出60兆瓦、160兆瓦和200兆瓦的重燃，這裡重點說一句，目前國內建設的，燃氣-蒸汽聯合循環電站的主流配置是100兆瓦，那麼大家肯定關心H級了，我國目前還沒有消息表明在自研H級重燃，畢竟我們在F級的底蘊都還不足夠，不過我們在H級上依舊有布局，我們上海電氣很早就入股了安薩爾多公司，長期採取了市場換技術的合作方式，比如2019年，全球首台套GT36-S5型H級燃機就在上海開建，預計2022年H級燃機投產，這是全球首套GT36-S5型H級燃氣輪機，是上海電氣和安薩爾多，在GT36-S6 60赫茲機型基礎上，聯合開發的首套，50赫茲H級聯合循環機組，既然是聯合開發，就說明在H級上我們有參與，而且這次的設備中，燃機、汽機、發電機和餘熱鍋爐等設備都屬首次開發和匹配，所以對我們而言可以學到許多技術。
在重燃領域，我們最近10年取得了重大突破，極大縮小了和西方的差距，不過我們還得承認一個事實，那就是我們和西方還有1.5-2代的差距，燃氣輪機是一個產業非常長的領域，它涉及材料、冶金、化工、機械、能源、電子和信息等眾多領域，包含了燃燒學、結構力學、材料學、工程熱力學、氣動力學等學科，不但附加值高，而且還能促進學科建設和科技創新，可以說發展重燃領域非常有助於我們產業升級，助力中國製造向高質量轉變，隨著我國不斷重視重燃領域，不斷在這個領域投入更多人財物，未來我相信我們會追平美日德。
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