燃氣輪機市場換技術的失敗

“中國通過打捆招標模式同時引進了世界3大動力集團（GE、西門子、三菱）的 FA 級重型燃氣輪機，意在通過市場換技術的方式解決已落后幾十年的重型燃氣輪機研制問題，而結果是市場被這些公司的產品占領，但關鍵技術卻沒有引入。”［1］沈陽發動機設計研究所副所長李孝堂撰文如是說。
市場換技術策略毀譽參半，已開放的28個產業中，外資占據主導的有21個，燃氣輪機產業出現問題毫不奇怪。市場換技術的最終目的是通過山寨掌握核心技術，消化吸收提高并掌握自主知識產權發揚光大，不能做強就是失敗。從這個角度來說，燃氣輪機技術引進沒有成功。
發改委2001 年發布《燃氣輪機產業發展和技術引進工作實施意見》，以市場換取部分制造技術的方式，技術引進、打捆招標，通過上海汽輪機廠、哈爾濱汽輪機廠、東方汽輪機廠和國外企業合作生產F級、E級燃氣輪機及聯合循環技術。截至2010年8月，燃氣輪機電站總裝機容量4.5萬兆瓦，約占全國發電總裝機容量的5.6％。共有37個型號，使用最多的是6B和9E，都有70余臺。由國外13家公司和國內5家公司提供，其中國外進口60臺，南汽、哈汽234臺，東汽、杭汽59臺，上海電氣54臺［2］。國內配套347臺，占總數85％，市場換技術策略帶來燃氣輪機行業的大發展，支撐了電力市場。對比1999年，燃氣輪機裝機總容量5939兆瓦，占發電裝機總容量1.99％。其中重型燃氣輪機4734.6MW，占79.7％。絕大多數是進口機組，其中按發電千瓦計，國產約占7％［3］。燃氣輪機行業處于發展起步階段，既未成功，也未失敗。如幾個月大的嬰兒，不會爬是失敗，不會走談不上失敗，會爬也不能說是成功。
我國燃氣輪機行業的發展經過三個階段。五十年代末發展重型燃氣輪機，七十年代中期在南京組建科研生產基地，組織了“2萬3千千瓦燃機”大會戰，奠定重型燃氣輪機研制基礎［3］。1980年代以后是失去的20年，由于油氣供應嚴重短缺，不允許燃油、燃氣發電，僅保留南京汽輪機廠，其他制造企業全部落馬［4］。哈汽、上汽、東汽、南汽聯合研制的17.8兆瓦川滬輸氣管線燃氣輪機，就因為能源政策調整而未能投產［3］。在這期間，人才培養和國家研發投入基本停止，人員和技術流失［4］。南汽和美國GE公司合作生產MS6001B型燃氣輪機，核心部件由美國GE公司，取得一些成果［3］。2002年起，隨著西氣東輸和進口液化天然氣的增加，啟動了重型燃氣輪機國內市場需求，發改委和國家能源局主持三次及后續打捆招標，引進GE、西門子、三菱E/F級重型燃氣輪機制造技術。到2010年底，燃氣輪機已裝機容量超過3.4萬兆瓦，占全國發電總裝機容量的3.5%。東汽、哈汽、南汽、上汽重新投資生產能力，燃氣輪機本地化制造率約70%，已完成70多臺套約2.6萬兆瓦的蒸汽-燃氣聯合循環電站設備招標［4］。
燃氣-蒸汽聯合循環是所有熱-功轉換發電系統中效率最高的大規模商業化發電方式，主要燃用天然氣和燃油。當代級燃氣輪機的E/F級主要以天然氣為燃料，投入大規模商業應用，大型F級燃氣輪機單循環與聯合循環的效率分別是38%和57%左右，二氧化碳比排放量是各種先進燃煤電站的二分之一左右。我國面臨強大的碳排放壓力，需要大力發展燃氣輪機減少碳排放，預計2020年具有裝備10萬兆瓦燃氣輪機機組的能力。先進級燃氣輪機的H/G/J級主要以天然氣為燃料，并且可以使用煤氣化合成氣和其他中低熱值燃氣替代燃油和天然氣，形成煤氣化聯合循環（IGCC）。全球已有數十臺E/F級燃氣輪機在IGCC發電站和多聯產系統商業運行。未來級燃氣輪機將在2020年左右進入市場，以煤氣化合成氣重整后得到的氫氣為燃料，排放水蒸氣，接近零排放。目前全球1兆瓦以上發電燃氣輪機2.1萬臺，總容量100萬兆瓦，發電量接近全球發電總量的五分之一［4］。
燃氣輪機用途廣泛，從發電機組、動力機組到艦船動力等。發電主要使用重型燃氣輪機，輕型燃氣輪機主要使用航空發動機改進而來，航空發動機是燃氣輪機的基礎，燃氣輪機是航空發動機的延續，燃氣輪機是典型的軍民兩用技術。國產航改機在太行發動機基礎上發展QD70A和QD185，在昆侖的基礎上發展出QD128，其中中原油田的QD70A和QD128因供氣中斷而倒閉，大慶北壓試驗電站的QD128因供氣價格昂貴而暫停運行。擁有自主知識產權的E＋級R0110重型燃氣輪機空載全轉速試驗 2 年多，至今沒有建設試驗電站。R0110A燃氣輪機 IGCC 試驗電站至今停留在紙面規劃上，自主知識產權燃氣輪機面臨全軍覆沒的危險［1］。情況較好的是海軍支持的燃氣輪機項目，研制出兩種燃氣輪機裝備艦艇。
燃氣輪機產業通過三捆招標和后續招標，完成國產化目標，耗資約350億元人民幣［5］，年規模只有35億，電力企業有足夠的負擔能力。面向西方引進的燃氣輪機不能引進全部核心技術、知識產權和高溫部件的制造技術，動用國家資源才可以取得較好的效果。
打捆招標以前，我國沒有形成嚴格意義上的燃氣輪機產業，技術基礎停留在70年代的2萬3燃氣輪機上，僅有南汽一家企業生產整機。燃氣輪機基礎相對薄弱，在設計能力、試驗能力、加工能力和材料四大要素中，基礎最好的是加工能力，較好的是試驗能力，最薄弱的是設計能力和高溫材料上［3］。打捆招標計劃用5~7年的時間，采取中外合資、合作或引進技術消化吸收的方式，取得E/F級的2~3項核心制造技術和聯合循環技術等。哈爾濱汽輪機有限責任公司從美國GE引進PG9351，上海汽輪機廠從德國西門子引進SGT5-4000F，東方汽輪機有限責任公司從日本三菱引進M701F，南京汽輪電機有限責任公司從GE引進PG9171，并為制造燃氣輪機的高溫熱部件成立了合資廠。即3＋1引進，哈汽、上汽、東汽加南汽。一捆技術轉讓目標是67％國產化，33％高溫部件國產化通過外方控股的合資公司實現［6］。
可以看出，打捆招標無意消耗國家資源，重心是為電力市場服務，意圖籍此建立燃氣輪機產業，掌握冷部件制造技術和少量核心制造技術。燃氣輪機產業面臨的尷尬就是不放開市場，死路一條，放開市場，死路一條，只有市場換技術。燃氣輪機產業處于起步階段，不擁有熱部件制造能力，需要強化吸收E/F級制造技術，提高本地化制造比例和產品質量，真正完成國產化。目前國產設備自主化及材料、高溫、腐蝕問題依然是一大困擾［6］。
缺乏核心技術的引進帶來很多問題，以上汽為例，國外主機設備延遲和趕工期導致的各種質量事故嚴重影響營收和聲譽。由于不掌握制造和調試的核心技術，主機和服務合同談判中沒有話語權，備品備件、運行維修服務無法提供滿意服務，只能任由外方宰割，嚴重影響燃氣輪機市場的發展。引進燃氣輪機必須掌握系統設計和現場調試技術，建立設計、制造和調試隊伍，才能實現真正意義上的燃氣輪機國產化［7］。啟動燃氣輪機發電市場的時候，擔心天然氣沒銷路，現實卻是天然氣不夠用，三大發電集團和南汽的燃氣輪機產能放空［6］。燃氣輪機發電定位在調峰上，不可能成為發電主力，燃氣輪機產業有可能迎來困難期。
煤電裝備行業和高鐵的市場換技術之所以成功，有三個核心要素。其一不涉及軍民兩用技術，簡單的商業談判就能引進技術；其二形成買方市場，取得商業談判的優勢地位，各個擊破，取得滿意的談判結果；其三要有強大的技術消化吸收能力，能夠在引進的基礎上做大做強。所有失敗的和沒有成功的市場換技術都不能全部擁有上述三個條件，軍用技術或軍民兩用技術難在技術引進，引進以后全看有沒有能力消化吸收了。“市場換技術的失敗”根本是偽命題，產業消化吸收再提高能力的缺失直接造就失敗。
燃氣輪機產業研制能力薄弱，幾乎所有技術掌握知識產權都要攻關，需要很長時間的培育期。材料及核心部件技術，尤其是高溫部件制造技術不能引進，制造鏈不完整，燃氣輪機產業有可能長期陷入任人宰割的境地。
燃氣輪機產業非常容易形成路徑鎖定，引進廠商的當務之急永遠是生產出高質量的產品占領市場，薄弱的設計、試驗、自行研制能力緩慢進步，一輪輪的引進先進產品，滿足于打工的地位，躺倒在國家扶植的基礎上裹足不前。產業發展到了需要自行研制、掌握自主知識產權的時候，然而不具備能力。現實的選擇可以走聯合道路，整合行業力量集體攻關，并擴大技術引進的力度，達到完全國產化的目的。另一種策略是強化上游技術的掌握，大力投資航空發動機行業，扶植航改燃機發展，進而促進重型燃氣輪機的產業進步。
令人滿意的未來級燃氣輪機還有十年時間才能成熟，這是一個機會窗口，通過十年生聚，有可能在2020年代迎頭趕上。

［1］李孝堂（中航工業沈陽發動機設計研究所），燃氣輪機的發展及中國的困局［J］，航空發動機，2011（03）。
［2］高南興（上海發電設備成套設計研究院），中國燃氣輪機電站目錄［J］，發電設備，2011（03）。其中裝機數量根據文中列表自行統計。
［3］薛福培（南京汽輪電機集團有限責任公司），我國工業燃氣輪機的現狀與前景［C］，天然氣在熱電聯產中的應用專題研討會論文集，2002。
［4］蔣洪德（清華大學熱能工程系），加速推進重型燃氣輪機核心技術研究開發和國產化［J］，動力工程學報，2011（08）。
［5］陳歡歡，燃氣輪機市場換技術使命終結，科學時報2011年9月19日B1。
［6］燃氣輪機產業處境尷尬，破題要舉全國之力。2010-08-04，中國工業報，www.chinaequip.gov.cn。
［7］周支柱（上海電氣電站集團），上海電氣燃氣輪機執行項目技術總結［J］，熱力透平，2010（03）。

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