數(shù)據(jù)中心為燃氣輪機發(fā)展提供新動力 我國燃氣輪機國產(chǎn)化率持續(xù)提升

1、燃氣輪機廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，AI數(shù)據(jù)中心成為行業(yè)新的驅(qū)動力

燃氣輪機在工業(yè)發(fā)電、機械驅(qū)動、油氣生產(chǎn)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

首先，相對于傳統(tǒng)的鍋爐、蒸汽輪機等，燃氣輪機在運輸和安裝過程中更加便捷，降低了工程投資和施工周期。其次，燃氣輪機擁有大功率輸出能力，可以為各類設(shè)備提供穩(wěn)定而強勁的動力，確保設(shè)備能夠高效運行。另外，燃氣輪機具有啟動快的優(yōu)勢。在緊急情況下，燃氣輪機能夠迅速啟動并投入運行，為設(shè)備提供及時的動力支持。此外，燃氣輪機還具備燃料適應(yīng)性強、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢，憑借輕量化設(shè)計、高效的動力輸出、快速響應(yīng)能力以及環(huán)保節(jié)能特性，燃氣輪機在工業(yè)發(fā)電、機械驅(qū)動、油氣生產(chǎn)等多個領(lǐng)域扮演著重要的角色。

資料來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國燃氣輪機行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景分析報告（2025-2032年）》顯示，燃氣輪機的上游產(chǎn)業(yè)鏈主要聚焦在材料研發(fā)生產(chǎn)。燃氣輪機部件的關(guān)鍵材料，主要包括多種高溫合金、鋁合金、鈦合金，以及高性能的復(fù)合材料和熱障涂層等。燃氣輪機作為一種能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)化為機械功的旋轉(zhuǎn)動力機械，其正常運作基于連續(xù)流動的高溫氣體，因此需要能夠承受較高的溫度。例如在工業(yè)和船用領(lǐng)域，燃氣輪機需承受高達1200攝氏度的極端溫度。因此，燃氣輪機的主要材料以高溫合金、鈦合金等為主。隨著技術(shù)的進步和研究的深入，合金材料也經(jīng)歷了較為漫長的發(fā)展歷程。

燃氣輪機的中游產(chǎn)業(yè)鏈以零部件的精密制造為核心。渦輪葉片、壓氣機葉片、燃燒室以及渦輪輪盤，為燃氣輪機的四大核心熱端部件。這些部件的制造難度較高，需要鑄造、鍛造、焊接、熱處理、無損檢測、精加工以及性能評價等多個學(xué)科和專業(yè)的深度融合。

燃氣輪機的下游產(chǎn)業(yè)鏈主要涉及整機制造、維護保養(yǎng)、維修及升級。整機制造企業(yè)對各零部件進行篩選和設(shè)計，將零部件整合成高效、可靠、能夠安全運行的燃氣輪機。此外，為了確保燃氣輪機的穩(wěn)定性并且延長其使用壽命，下游環(huán)節(jié)還包括了定期的維護、修理及可能的升級。

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目前，國際燃氣輪機行業(yè)已經(jīng)形成了由少數(shù)巨頭高度壟斷的技術(shù)與市場格局，三菱、西門子和通用是燃氣輪機的三巨頭，2024年市場份額CR3合計76.3%。

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鑒于工業(yè)發(fā)電是燃氣輪機的主要應(yīng)用方向，較低的燃氣發(fā)電需求占比影響對燃氣輪機的需求。由于天然氣供應(yīng)的嚴重不足，我國燃氣發(fā)電的潛力被極大地限制，導(dǎo)致同期燃氣發(fā)電量僅為美俄的百分之一，進而減少了前期國內(nèi)對燃氣輪機的需求。

不過近年來，我國天然氣產(chǎn)量已連續(xù)4年超過2000億立方米，連續(xù)7年保持百億立方米級別的增產(chǎn)態(tài)勢。2025年將迎來天然氣大發(fā)展時代，成為繼美國、俄羅斯、伊朗之后，躋身年產(chǎn)量2500億立方米級的天然氣大國。天然氣供應(yīng)量的增長將從需求端推動我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。同時，我國燃氣輪機的國產(chǎn)化趨勢將從供給端支撐燃氣發(fā)電需求的增長。

根據(jù)北歐等新能源發(fā)電比例較高地區(qū)的電力系統(tǒng)調(diào)峰經(jīng)驗，要保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，靈活調(diào)峰電源裝機容量至少要達到總裝機容量的10％～15％。中電聯(lián)數(shù)據(jù)顯示，我國靈活調(diào)節(jié)電源裝機占比不到6%，新能源富集的“三北”地區(qū)不足3%。比較而言，歐美等國家靈活電源比重較高，西班牙、德國、美國靈活電源占比分別為34%、18%、49%。

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燃氣發(fā)電相比燃煤發(fā)電具有負荷調(diào)節(jié)范圍寬、響應(yīng)快速、變負荷能力強的特點，是電網(wǎng)調(diào)峰的更佳選擇。燃氣電廠冷啟動時間僅為燃煤電廠的幾分之一甚至幾十分之一。此外，與儲能電池相比，燃氣電廠的成本更低。相比而言，天然氣發(fā)電既可以實現(xiàn)分鐘級的響應(yīng)，又能實現(xiàn)較低成本，無疑是響應(yīng)速度及成本綜合較優(yōu)的調(diào)峰電源，為可再生能源提供調(diào)峰服務(wù)，緩解或消除其不穩(wěn)定、瞬時變化大對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

發(fā)同等電量時，天然氣發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳比煤電低60%以上，以使用天然氣為燃料的HA級燃機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組為例，雖然同為化石能源，但每度電的二氧化碳排放值僅為320g。最先進的9HA.02 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率64%，折合每度電煤耗192克。燃機聯(lián)合循環(huán)的碳強度比同等煤電少60%以上。且由于燃氣輪機從源頭降低Sox、NOx顆粒物的污染物排放，避免了二次污染。

除了電力儲能系統(tǒng)外，燃氣輪機另外一個新增驅(qū)動力是AI數(shù)據(jù)中心。目前全球為實現(xiàn)生成式 AI 而新建的大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量高速增長，導(dǎo)致電力需求高增。2023-2027 年全球 AI 服務(wù)器用電量將從 195 太瓦時提升到 500 太瓦時，2027 年現(xiàn)有 AI 數(shù)據(jù)中心的 40%將因電力供應(yīng)問題而受到運營限制。

隨著AI數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴大，其對配套能源系統(tǒng)的要求日益嚴苛。這些需求包括：（1）高可靠性和高效率，以確保持續(xù)穩(wěn)定運行；（2）縮減UPS規(guī)模與占地空間，實現(xiàn)更緊湊的設(shè)計；（3）支持孤網(wǎng)運行與多能源冗余，提升能源系統(tǒng)靈活性；（4）通過電冷聯(lián)供降低PUE；（5）滿足低碳、低NOx排放和低噪聲等環(huán)保標(biāo)準，同時兼容摻氫和純氫燃料，以順應(yīng)未來能源轉(zhuǎn)型需求。

在此背景下，燃氣輪機作為數(shù)據(jù)中心的主電源或備份電源，展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：（1）能量密度高；（2）聯(lián)合循環(huán)效率高，在熱電冷聯(lián)供模式下效率可超80%；（3）模塊化設(shè)計方便擴展；（4）啟動時間短，僅需1-5分鐘；（5）低備份成本、低維護成本；（6）能在不中斷供電的情況下實現(xiàn)主備燃料的自動切換。這些特點完全契合AI數(shù)據(jù)中心對高效、靈活、環(huán)保能源解決方案的多重需求。

2、我國燃氣輪機國產(chǎn)化取得重大進步，進口依賴逐年下降

2022 年，東方電氣完成全了國產(chǎn)化的 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機正式發(fā)運，標(biāo)志國產(chǎn)重型燃機自主研制邁出關(guān)鍵一步。2023 年 3 月，我國首臺全國產(chǎn)化 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機商業(yè)示范機組正式投入商業(yè)運行。2024 年 3 月，公司自主研制的 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機，在四川德陽經(jīng)開區(qū)分布式能源站通過“72+24”小時運行考核，正式投入商運，標(biāo)志全國產(chǎn)化 F 級 50 兆瓦重型燃氣輪機商業(yè)應(yīng)用邁向成熟化。2024 年 10 月，我國自主研制的 300 兆瓦級 F 級重型燃氣輪機在上海臨港首次點火成功，是我國重型燃氣輪機研發(fā)的又一重要里程碑成果。

燃氣輪機國產(chǎn)化歷程中的重要時間節(jié)點

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我國現(xiàn)已具備中小型燃氣輪機自主生產(chǎn)能力，并實現(xiàn)部分產(chǎn)品出口。隨著國內(nèi)燃氣輪機生產(chǎn)技術(shù)的提升，中國燃氣輪機的出口規(guī)模逐漸擴大。2023 年以來，我國燃氣輪機出口量趨于穩(wěn)定，出口范圍持續(xù)擴大，進口額初步縮小，2024年進出口額分別為3.52億美元和0.98億美元。

數(shù)據(jù)來源：海關(guān)總署，觀研天下數(shù)據(jù)中心整理（YM）