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  • 能源技術革命之十一:高效燃氣輪機技術創新

    國家發改委 (綠合島整理) 2016-06-07

    (一)戰略方向

    1.先進材料與制造。重點在高性能復合材料、高溫耐熱合金材料涂層、大尺寸高溫合金(單晶、定向結晶)鑄造、復雜結構高溫合金無余量精密鑄造、高精度與高質量3D打印及智能制造等方面開展研發與攻關。

    2.燃氣輪機機組設計。重點在微型燃氣輪機領域的高效徑流式葉輪及系統一體化設計、中小型燃氣輪機領域的高效多級軸流壓氣機設計、重型燃氣輪機領域的先進氣動布局與通流設計等方面開展研發與攻關。

    3.高效清潔燃燒。重點在低污染燃燒室、分級燃燒燃燒室、回流燃燒室、貧預混與預蒸發燃燒室和可變幾何燃燒室,以及低熱值燃料穩燃與多燃料適應性、富氫與氫燃料燃燒等方面開展研發與攻關。


    (二)創新目標

    1.2020年目標。突破熱端部件設計制造技術,具備高性能復合材料大規模制備技術;建成微型、小型和中型燃氣輪機整機試驗平臺、重型燃氣輪機整機發電試驗電站;實現1MW以下級微小型燃氣輪機及分布式供能系統、1-10MW級小型燃氣輪機和10-50MW級工業驅動用中型燃氣輪機的產業化;完成F級70MW等級整機研制和300MW等級重型燃氣輪機設計。

    2.2030年目標。熱端部件材料和制造技術取得重大創新和實現完全自主化,高性能復合材料實現低成本和大規模應用;形成具有完全自主知識產權并有國際競爭力的微小型燃氣輪機系列化產品;實現F級70MW、300MW等級重型燃氣輪機商業化應用;完成H級400MW等級重型燃氣輪機自主研制。

    3.2050年展望。突破新原理燃氣輪機及循環系統,實現微小型燃氣輪機與風光儲多能互補的分布式能源系統大規模應用,H級及以上級重型燃氣輪機與整體煤氣化循環動力系統實現商業化應用。

    (三)創新行動

    1.高溫合金渦輪葉片制造。


    開展高溫合金渦輪鑄造葉片模具技術、葉片鑄造成形技術、大型高溫合金渦輪葉片精鑄件晶體取向及組織控制技術和尺寸形狀精度控制技術、葉片服役損傷的檢測體系和評估技術及損傷修復技術,以及高溫合金渦輪葉片焊接、特種加工和涂層技術研究,掌握高溫合金渦輪葉片制造核心關鍵技術,形成自主研發能力。

    2.燃氣輪機裝備智能制造。

    開展燃氣輪機關聯設計與多學科優化設計技術、燃氣輪機快速工藝設計與仿真優化設計、部件及整體虛擬裝配技術、燃氣輪機在線(位)檢測與制造過程智能管控技術、高精度3D金屬/合金打印技術、燃氣輪機全壽命期的大數據與智能決策技術,以及高效、高精度、高柔性和高集成度的燃氣輪機智能
    生產線技術研究,掌握燃氣輪機研制、生產和服務所涉及的智能制造關鍵技術。

    3.先進徑流式、回熱循環微型燃氣輪機。

    開展整體插拔式單筒燃燒室和回流燃燒室高效低污染設計技術、離心壓氣機和向心渦輪設計加工與試驗驗證、高效回熱器設計與驗證、燃氣輪機與高速電機一體化設計和氣浮軸承與磁懸浮軸承技術研究,掌握1MW及以下功率等級分布式供能燃氣輪機技術;建設示范工程,形成具有完全自主知識產權并有國際競爭力的產品。

    4.先進軸流式簡單循環小型燃氣輪機。

    開展高效軸流式動力渦輪設計、伴生氣和煤制氣等低熱值燃料燃燒室研制,掌握1-10MW功率等級簡單循環小型燃氣輪機技術;建設示范工程,實現分布式供能用軸流式小型燃氣輪機的產品化與型譜化。

    5.壓裂車(船)用燃氣輪機。

    研制滿足頁巖油氣開發需求且性能達到國際目前先進水平的壓裂車(船)用燃氣輪機裝置,研究壓裂車(船)用燃氣輪機裝置集成總體設計及優化技術、高功率密度和輕量化燃氣輪機裝置系統集成設計技術;完成樣機制造,建設示范工程。

    6.F級70MW重型燃氣輪機。

    開展具有完全自主知識產權的燃氣輪機整機設計制造與系統集成、全尺寸燃燒室的全溫全壓性能試驗、透平葉片冷卻試驗,以及整機空負荷試車試驗與帶負荷發電試驗,掌握F級70MW等級重型燃氣輪機核心技術;建立示范工程。

    7.F級300MW等級重型燃氣輪機。

    研制F級300MW等級重型燃氣輪機整機裝備,開展整機設計、關鍵部件試驗及工業考核,以及整機制造與系統集成,整機空負荷試驗及帶負荷發電試驗驗證,實現裝備從部分國產化制造到自主設計、制造及保障;建設示范工程。

    8.高參數燃氫燃氣輪機。

    開展燃氫燃氣輪機穩燃技術、燃氫燃氣輪機高效低NOx燃燒室設計技術、有效防止氫脆和提高機組壽命的新型合金材料,以及燃氫燃氣輪機高溫渦輪葉片冷卻技術研究。

    9.燃氣輪機試驗平臺建設。

    建設燃氣輪機試驗與示范平臺、高性能微型和小型燃氣輪機整機驗證平臺、30MW等級天然氣管線燃氣輪機增壓試驗站示范平臺,以及70MW、300MW等級重型燃氣輪機示范電站,滿足各功率檔燃氣輪機試驗與示范需要。

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