11月25日，我国自主研发F级15兆瓦重型燃气轮机（代号G15）在四川德阳一次性点火成功，这标志着我国重型燃气轮机实现小型化新突破。
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重型燃气轮机是一个国家最高工业水平的标识之一。据东方电气集团介绍，该集团研制的F级50兆瓦重型燃气轮机（代号G50）为2021年我国能源领域首台（套）重大技术装备项目，目前已在华电清远与中电德阳两个示范项目上成功运营5000小时。在G50研发基础上，G15燃机研发周期大大缩短，2019年底项目启动，今年7月4日总装下线，经过调试，11月25日点火成功。
和此前的G50相比，G15进行了小型化探索：“小”，仅5.7米长、2.3米宽、2.7米高；“巧”，2万余个零部件，整机采用模块化设计，方便安装与运输；“强”，联合循环一小时发电量超2.2万千瓦时，可满足2500个家庭1天的用电需求；“绿”，排放仅为常规火电的五分之一。
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1、基本组成与工作过程
燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡轮三大关键部件组成，同时还配置有燃料系统、润滑系统、启动系统等附属系统及辅助设备。
在工作过程中，首先是等熵压缩阶段。压气机消耗一定功，吸入低温低压空气并将其压缩，此时空气体积减小，压力增大，得到低温高压气体并进入燃烧室。这一过程中，压气机的机械能转化为空气的压力能。
接着是等压燃烧阶段。低温高压气体和燃料在燃烧室混合燃烧，温度升高，压力不变，得到高温高压燃气。此阶段燃料的化学能转化为燃气的内能。
然后是等熵膨胀阶段。从燃烧室出来的高温高压燃气，在燃气涡轮中膨胀做功，压力下降，体积增大，温度下降，成为仍有一定温度和压力的乏气。在这里，燃气的内能转化为燃气涡轮的机械能输出。
最后是等压排气阶段。燃气轮机排出的乏气体排入大气，被大气或者水冷却。得到低温低压气体被压气机吸入后进行下一轮循环。
如果是蒸汽联合循环，燃气轮机透平后面的这部分排气将继续进一步被利用形成蒸汽，带动蒸汽轮机做功。
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燃气轮机在传统领域发挥着至关重要的作用。在动力发电方面，燃气轮机以其高效的热功转换效率成为重要的发电设备。与传统火电相比，燃气轮机电站发电效率普遍在 55% 甚至 64% 以上。以下是国际先进的典型重型燃气轮机。**美国通用电气9HA.02**：单机功率可达571兆瓦，透平口温度在1600°C以上，热效率高达43.9%。其凭借高功率、高温度和高热效率的优势，在重型燃气轮机领域占据领先地位，广泛应用于大型发电项目等，为美国乃至全球的能源供应提供了强大支持，是美国在能源领域技术实力的重要体现之一。**德国西门子SGT5-9000HL**：单机功率为593兆瓦，透平口温度达1600°C，热效率为42.8%。该型号燃气轮机以其出色的性能和可靠的质量，在国际市场上具有很强的竞争力，被众多国家和地区用于大型火力发电等领域，是德国高端制造业在能源领域的杰出代表，展现了德国在燃气轮机技术研发和制造方面的深厚造诣.。**日本三菱重工M701JAC**：单机功率470兆瓦，透平口温度1600°C，热效率44%。日本三菱重工在燃气轮机领域的技术实力不容小觑，M701JAC型号凭借其高效的性能和先进的技术，在国际市场中占据重要份额，尤其在一些对能源利用效率和环保要求较高的地区，得到了广泛应用，为日本的能源产业发展和国际能源合作提供了有力支撑.。 **意大利安萨尔道 GT36-S5**：单机功率538兆瓦，透平口温度1600°C，热效率42.8%。意大利的安萨尔道在重型燃气轮机领域也有一定的市场份额和技术水平，GT36-S5型号的各项性能指标使其能够满足大型能源项目的需求，在欧洲及其他地区的一些发电站等场所得到应用，为意大利在国际能源设备市场中赢得了一席之地。在航空航天领域，燃气轮机作为飞机的推进动力，为航空事业的发展提供强大动力。在汽车船舰方面，燃气轮机可用于船舶的推进和电力供应。例如英国皇家海军的 “伊丽莎白女王” 级航母，搭载了 2 台 MT - 30 燃气轮机，单台出力达 40 兆瓦，在 2 台总出力达 22 兆瓦的 16V38B 柴油机组的辅助下，可驱动这款 7 万吨级航母来到约 27 节的最大航速。在油气输运领域，燃气轮机可用于管输增压，提高油气输送效率。在钢铁冶炼等工业领域，燃气轮机的高效热功转换效率可降低能源消耗，提高生产效率。在能源转型及 AI 数据中心发展中，燃气轮机扮演着重要角色。燃气轮机在发电领域以其高效率、快速启动、结构紧凑、低污染排放等特点受到青睐，尤其适合作为调峰发电和紧急备用电源，同时在联合循环发电中能显著提升整体效率。据统计，2023 年燃气轮机市场规模为 201.2 亿美元，预计从 2024 年到 2030 年，燃气轮机市场收入将以 3.6% 的复合年增长率增长，其中数据中心对燃气轮机的备用电源需求增长迅速，预计 2023 - 2030 年美国数据中心和全球数据中心燃气轮机备用电源的总新增需求年复合增速分别为 18% 与 15%。东方电气集团研发的F级15兆瓦重型燃气轮机（G15）在四川德阳成功完成首次点火，标志着我国在燃气轮机小型化技术上取得了突破。这一创新不仅展示了中国自主研发的实力，也为全球绿色低碳能源转型提供了新选择。热端部件是重型燃机研制实现国产化的关键和核心，其经济价值占到 30% - 40% 左右。随着一台台不同型号的国产重型燃机成功下线，热端部件的 “卡脖子” 问题正在逐步被攻破。燃气轮机可以掺烧多种燃料，以满足不同的能源需求和环境要求。以下是一些常见的燃气轮机掺烧燃料类型：
1）天然气：作为燃气轮机的主要燃料之一，天然气因其清洁、高效的特点而被广泛应用。2）天然气掺氢：近年来，随着氢能技术的发展，燃气轮机掺烧天然气与氢气的混合物成为研究热点。掺氢燃烧不仅可以提高燃烧效率，还能显著减少碳排放，是实现“双碳”目标的重要途径。例如，我国首台自主研制的F级50兆瓦重型燃气轮机（代号G50）已经完成了燃烧器掺烧30%氢气的全尺寸全温全压试验验证，标志着我国在掺氢燃烧技术方面取得了重要突破。3）合成气：合成气是由天然气或其他碳氢化合物经过气化或重整过程制得的一种混合气体，主要由一氧化碳（CO）和氢气（H₂）组成。西门子能源在舟山项目中就实现了燃气轮机掺烧由天然气与炼油化工的合成气掺混而成的混合气，掺氢比例达到20%。1）轻油：轻油是另一种常见的燃气轮机燃料，其热值高、燃烧稳定，但相对于天然气来说，其碳排放量较高。2）重油：在一些特殊情况下，燃气轮机也可以掺烧重油，但需要进行相应的技术改造和燃烧优化。1）生物质气：生物质气是通过生物质发酵或气化过程制得的一种混合气体，其主要成分为甲烷和二氧化碳，并含有少量的氢气和一氧化碳。生物质气作为燃气轮机燃料，可以实现废弃物的资源化利用和减少碳排放。2）甲醇：虽然甲醇不是燃气轮机常见的掺烧燃料，但其在某些特定条件下也可以作为燃气轮机的燃料或掺烧组分。甲醇燃烧产生的污染物相对较少，且可以从可再生资源中制取，因此具有一定的环保优势。随着能源结构的转型和环保要求的提高，燃气轮机掺烧燃料的种类也在不断丰富和拓展。未来，燃气轮机将更加注重燃料的多样性和灵活性，以适应不同场景下的能源需求和环境要求。例如，燃气轮机可以掺烧更多的可再生能源燃料（如氢气、生物质气等），以实现更高的能效和更低的碳排放。同时，随着技术的进步和成本的降低，更高比例的掺氢乃至纯氢燃烧技术也将逐步得到应用和推广。
