微小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策建議

■文/張麗 陳碩翼（科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心）

本文對(duì)微小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，以及我國(guó)發(fā)展水平及國(guó)內(nèi)外差距進(jìn)行了系統(tǒng)梳理；并針對(duì)我國(guó)微小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題及面臨的挑戰(zhàn)，提出了相關(guān)對(duì)策建議。

一、關(guān)于微小型燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)是涉及國(guó)家能源和國(guó)防安全的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是能源動(dòng)力裝備領(lǐng)域的最高端產(chǎn)品，代表裝備制造業(yè)的最高技術(shù)水平。

按照功率等級(jí)，燃?xì)廨啓C(jī)可分為微型、小型、中型和重型。其中：發(fā)電功率為1MW以下的稱微型燃?xì)廨啓C(jī)，1～10MW為小型燃?xì)廨啓C(jī)，10～100MW為中型燃?xì)廨啓C(jī)，100MW以上為重型燃?xì)廨啓C(jī)；10MW以下可統(tǒng)稱為微小型燃?xì)廨啓C(jī)，10MW以上可統(tǒng)稱為中重型燃?xì)廨啓C(jī)。

與中重型燃?xì)廨啓C(jī)相比，微小型燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用面更廣、需求量更大，是分布式供能、天然氣發(fā)電、工業(yè)驅(qū)動(dòng)、軍用電源、直升機(jī)動(dòng)力和車船動(dòng)力等領(lǐng)域的核心裝備，對(duì)提高能源利用效率、降低PM2.5、NOx及SO2等污染物的排放，以及提升武器裝備技術(shù)水平與作戰(zhàn)能力具有重要意義。

微小型燃?xì)廨啓C(jī)的核心技術(shù)：一方面，是熱端部件材料及制造工藝、低污染燃燒技術(shù)等與其他功率等級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)所面對(duì)的同樣關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；另一方面，則是由于微小型燃?xì)廨啓C(jī)具有尺寸小和轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)，具備一些特有的技術(shù)難點(diǎn)，如緊湊式回?zé)崞?、高速空氣軸承和高速電機(jī)等。

二、國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

美國(guó)、日本、英國(guó)等先進(jìn)國(guó)家微小型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)成熟，產(chǎn)業(yè)配套體系完善，已形成各自的微小型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品系列。未來(lái)向著低污染、高可靠性和多燃料適用性等方向發(fā)展。

目前國(guó)外生產(chǎn)和銷售的微小型燃?xì)廨啓C(jī)的廠商主要有Solar、Capstone、Allied Signal（已被Honeywell并購(gòu)）等公司，GE和Siemens等公司也有部分小型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品型號(hào)。

在微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)與產(chǎn)品方面，Capstone公司處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，占有世界微型燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)80%以上的份額。Capstone公司成立于1988年，自1998年第一臺(tái)微型燃?xì)廨啓C(jī)成功投入商業(yè)用途，至今已有超過(guò)5000臺(tái)機(jī)器在世界各地運(yùn)行，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已超過(guò)1500萬(wàn)小時(shí)。作為最早研發(fā)也是目前最成功的微型燃?xì)廨啓C(jī)，Capstone微型燃?xì)廨啓C(jī)集航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、高效軍用回?zé)崞骷夹g(shù)、空氣軸承技術(shù)、高速永磁發(fā)電技術(shù)、清潔的超低排放技術(shù)、高度集成的數(shù)字電力轉(zhuǎn)換技術(shù)等核心技術(shù)于一體。整臺(tái)機(jī)組只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊；機(jī)組采用空氣冷卻，無(wú)需潤(rùn)滑油和冷卻液，幾乎無(wú)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；另外，機(jī)組能夠適應(yīng)多種燃料，排出的煙氣具有較高的余熱，可以回收利用；全部采用模塊化設(shè)計(jì)，便于自由組合使用。Capstone微型燃?xì)廨啓C(jī)功率范圍覆蓋30～1000kW，有C30、C65、C200、C600、C800 和C1000等系列。

Solar公司致力于小型燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)生產(chǎn)，生產(chǎn)的10MW以下機(jī)組占有世界60%以上的市場(chǎng)份額。Solar公司創(chuàng)建于1927年，現(xiàn)有13890多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組在96個(gè)國(guó)家運(yùn)轉(zhuǎn)，是世界上最大的工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)（1～22MW）生產(chǎn)廠商。Solar公司現(xiàn)已形成了Mercury（水星）、Centaur（人馬座）、Taurus（ 金 牛）、Saturn（ 土星）、Mars（火星）和Titan（大力神）等6個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品系列，主要用于備用電源、連續(xù)發(fā)電、熱電聯(lián)供及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。核心產(chǎn)品包括Mercury50（4.2MW）、Centaur40（3.6MW）、Centaur50（4.6MW）、Saturn20（1.2MW）和Taurus60（5.6MW）等。

三、我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀與面臨的主要問(wèn)題

我國(guó)微小型燃?xì)廨啓C(jī)的研制起步較晚，從發(fā)展階段來(lái)看，我國(guó)的微小型燃?xì)廨啓C(jī)尚處于系統(tǒng)研發(fā)、產(chǎn)品研制與示范階段，尚需關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、試驗(yàn)驗(yàn)證與市場(chǎng)認(rèn)可。面臨的主要問(wèn)題有：

系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)有待提高。微小型燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)需要具備一套完整的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和制造體系。作為市場(chǎng)中的后來(lái)者，我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)燃?xì)廨啓C(jī)要在市場(chǎng)上有立足之地，既要規(guī)避國(guó)外燃機(jī)已有的專利及受保護(hù)技術(shù)成果，還要在性能上達(dá)到或接近國(guó)外新產(chǎn)品的水平。然而我國(guó)開(kāi)展微小型燃?xì)廨啓C(jī)研制時(shí)間較短，研制經(jīng)驗(yàn)不足，基礎(chǔ)研究還不充分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)能力較薄弱。

裝備制造基礎(chǔ)有待提升。微小型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展涉及多種學(xué)科，與國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展水平密切相關(guān)，受機(jī)械制造、材料工藝、冶金、電子信息和試驗(yàn)測(cè)試等技術(shù)發(fā)展的影響很大，我國(guó)需要繼續(xù)加強(qiáng)相關(guān)材料及工程化基礎(chǔ)研究。

產(chǎn)業(yè)配套能力有待完善。微小型燃?xì)廨啓C(jī)屬于高端動(dòng)力裝備，為滿足微小型燃?xì)廨啓C(jī)制造及產(chǎn)業(yè)化的需求，對(duì)相關(guān)的配套上下游產(chǎn)業(yè)要求較高。在上游微小型燃?xì)廨啓C(jī)制造方面，擁有關(guān)鍵核心部件加工能力的航發(fā)加工企業(yè)不愿承擔(dān)少批量的加工任務(wù)，而感興趣的民企卻缺乏相關(guān)加工能力，因而我國(guó)為微小型燃?xì)廨啓C(jī)提供零部件加工配套的企業(yè)數(shù)量少、規(guī)模小、力量分散、技術(shù)成熟度低。在下游產(chǎn)業(yè)化方面，目前微小型燃?xì)廨啓C(jī)的市場(chǎng)培育還不夠，分布式供能等應(yīng)用出口的需求還沒(méi)有完全釋放，國(guó)家對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)惠政策和扶持還較欠缺。

四、對(duì)策建議

加強(qiáng)戰(zhàn)略研究?？陀^認(rèn)識(shí)我國(guó)微小型燃機(jī)的研發(fā)能力及差距，堅(jiān)定自主研發(fā)決心，加強(qiáng)戰(zhàn)略研究，加速形成我國(guó)微小型燃?xì)獍l(fā)展完整、明確、穩(wěn)定的發(fā)展規(guī)劃及思路。

積極發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用。微小型燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，應(yīng)積極營(yíng)造支持燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境，充分利用稅收、金融等市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)手段對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)給予必要的扶持。建議對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)研制項(xiàng)目和示范工程實(shí)行優(yōu)先審批制度，利用稅收及首臺(tái)（套）設(shè)備等優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)技術(shù)研發(fā)，積極推進(jìn)示范工程建設(shè)。

以具有自主制造能力的企業(yè)為主體，建立團(tuán)結(jié)協(xié)作、集智攻關(guān)、“產(chǎn)學(xué)研用”相結(jié)合的創(chuàng)新研制體制，充分發(fā)揮企業(yè)的主觀能動(dòng)性，把企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和國(guó)家燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展目標(biāo)緊密結(jié)合，形成可持續(xù)發(fā)展的能力。

國(guó)家給予支持。微小型燃?xì)廨啓C(jī)是國(guó)家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，國(guó)家應(yīng)給予資金支持。建議兩機(jī)專項(xiàng)高度跟蹤關(guān)注微小型燃?xì)廨啓C(jī)后續(xù)相關(guān)工作。建議科技成果轉(zhuǎn)化引導(dǎo)基金予以支持，形成必需的試驗(yàn)驗(yàn)證條件，為微小型燃?xì)廨啓C(jī)研制提供必要的技術(shù)支持。

加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)和國(guó)際技術(shù)合作。貫徹以人為本的理念，深入實(shí)施人才戰(zhàn)略，加大對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)人才培養(yǎng)和引進(jìn)的支持，加強(qiáng)國(guó)際技術(shù)合作。