春节前后,国家能源集团电科院燃机专业陆续迎来了2项重大里程碑:其主导的“燃气轮机进气洁净度保障关键技术研究及应用”项目荣获2024年度电力科学技术进步奖一等奖,同时“燃气轮机进气洁净度保障实验室”也正式宣告启用。
这2项成就不仅彰显了电科院燃机专业在装备技术与研发能力上的显著提升,更标志着其成功跨越了从基础薄弱的“三无”状态至全面繁荣的“六有”新阶段的决定性一步。此番突破,对于电科院深入贯彻该集团“1331”科技创新战略,加速构建“国家级战略科技力量”的宏伟蓝图而言,无疑提供了坚实而有力的支撑。
图为2024年度中国电力科技进步奖颁奖现场
电科院燃机专业自2011年7月4日成立以来,先后获得14项科技进步奖,其中4项为省部级一等奖;成功构建3大实验室,赢得行业知名第三方认证,并获多家官媒聚焦报道;开展包括1项国家重大项目及1项国家两机专项课题在内20余项重大科研项目;更主导制定了我国燃机进气领域首个ISO国际标准。
“三无”的起步:困境中的坚守与担当
10多年以前,燃气轮机其核心技术的控制权牢牢掌握在少数国际企业手中。我国燃气电厂所依赖的燃气轮机,从设计制造到后期维护检测,无一不受到外部制约,这不仅带来了沉重的经济负担,还埋下了安全的重大隐患。面对这一严峻形势,国家能源集团(主要是当时的国电集团)迅速做出反应,着手布局燃气发电技术的自主研发之路。2011年,承载着国家重大使命的国电科学技术研究院燃机技术研究所应运而生。
然而,首任负责人在上任之初便遭遇了前所未有的挑战:一方面,团队初创,人力资源极度稀缺,仅有兼任多项职务的负责人和一名刚从知名高校毕业的研究生,形成了“一个半人”的艰难局面;另一方面,研究所面临着无明确研究方向、无稳定市场份额、无行业影响力的“三无”困境,如何在国际巨头全面垄断的市场中寻求突破,成为亟待解决的关键问题。
面对技术封锁与市场空白的双重挑战,该项目负责人需要带领团队在未知的领域中探索前行,寻找适合中国国情的发展道路,为我国的燃气轮机技术自主化发展开辟出一条全新的道路。
图为燃机专业成立之初留影
“三敢”的开拓:在困境中寻找生机
作为中国燃机专业的先行者,电科院燃机专业团队深知,照搬国外模式的中国行业现状,一定存在诸多机会。于是,他们秉持“敢想、敢干、敢拼”的“三敢”科研创新精神,开启了燃机事业的征程。
没有研究队伍,他们一个个去发掘、去邀请,三顾茅庐是常态;没有方向,他们一点点去摸索,各家电厂,各大机构,一家家去跑,找寻业界痛点难点;没有资料,线上线下,图书馆,研讨会,他们一篇篇去搜集;没有业绩,他们一个型号一个型号地做针对性服务方案,一家企业一家企业上门洽谈。家在各地的他们,经常坐飞机全国各地跑,被大家戏称电科院的“空中飞人”。
“零”的突破:国际标准发布
2014年冬季,京津冀区域多家燃气电厂多次因雾霾天气,出现进气系统阻力升高而跳机的现象,严重影响保民生供电供热。电科院燃机专业团队在了解到电厂的生产问题后,第一时间分派技术团队赶赴现场,着手解决电厂生产中的困扰与难题。
燃机团队在前期的走访服务和世界先进技术的跟踪研究中了解到,在我国长三角和珠三角地区以及韩国、欧洲等国家的燃气发电机组,曾经发生过多起在大雾和雨水季节时进气过滤系统压差急剧增加导致机组被迫降负荷运行、跳机甚至引发压气机喘振等事故。
当时国际上,燃气轮机进气过滤器均按照欧标和美标通风过滤器的检测方法进行阻力、效率和容尘能力检测,其指标不能满足过滤器在高湿环境下的使用需求,无法评价过滤器耐湿性能的优劣。造成这一行业痛点的原因不仅是技术缺陷,更为关键的是国际标准的缺失,这一领域的研究在全球范围内居然是一片空白。
图为燃气轮机进气洁净度保障实验室
燃机团队通过夜以继日的努力,揪出了问题的根,找到了研究的突破口,在电科院的大力支持下,短短半个月,技术团队就跑遍此前筛查时所有出现问题的燃气电厂,梳理出所有问题线索,进行一系列探索性试验和深入研究,2015年在国际上率先提出了进气过滤器耐湿、耐水雾性能测试方法,无可争辩地主持了该项方法的国际标准研制工作。
7年弹指一挥间,燃机团队在该集团的全力支持下,在中国船舶系统工程研究院、同济大学、京能集团和国华北京燃气热电有限公司等单位的合作下,研制工作组开展了海量的试验和理论研究工作,成功研制出燃机进气过滤器抗水雾性能测试方法。
由中国牵头研制的ISO 29461—2国际标准,最终在2022年顺利颁布。这是我国自国际标准化组织成立以来的关键性突破,它是第一个完全由中国科技工作者自主研发与制定的国际标准,标志着中国在旋转机械通风进气领域国际标准化工作中取得了零的突破。
图为燃机专业团队赴国外参加国际标准讨论会
“六有”的转变:从困境到辉煌的蜕变
10余年后,当燃机团队通过牵头制定国际标准,帮助该集团建立起国际首个相关试验装置和国内知名第三方实验室,构建了复杂工况下燃机进气温控与集成优化体系,巩固了在燃机进气系统技术上的全球领先优势之后,团队焕然新生,初创时的“三无”窘境荡然无存,取而代之的是“六有”飞跃。
图为燃机专业获奖证书
“有标准、有专利”,根植国际标准,“燃气轮机进气洁净度保障关键技术研究及应用”项目针对燃气轮机进气洁净度保障的需求,系统地开展技术攻关及应用研究工作,电科院燃机技术研究所共获授权发明专利29项,形成ISO国际标准1项、行业和团体标准5项,完成国家部委、江苏省及行业课题研究20多项。
“有技术、有人才”,国际标准的研制过程,也是燃机技术研究所积累技术、培养人才的过程,团队10人中具有行业技术专家5人、省级人才1人、省五一劳动奖章获得者2人、中国电力优秀青年人才1人、集团“十大杰出青年”1人;培养出行业领军人才2名,进气过滤专家3名,大大提高了集团公司和电科院在燃气轮机进气领域的话语权和国际影响力。更为关键的是,ISO 29461—2标准的制定,让该集团充分掌握了国际标准制定的相关流程,形成了可供借鉴的成熟经验,大大提升了该集团所属企业以及全国范围内科技企业和科研机构开展科技创新和参与国际标准化活动的能力和热情。
“有成果、有市场”,标准制定后,深圳华盛、烟台宝源等国内企业依托29461—2标准及相关技术成果,成功生产出高性能燃气轮机过滤器,解决了这一困扰燃气发电企业多年的行业痛点。标准中制定的耐湿性能指标,被国内外企业列入用户招采文件,用以评估采购产品性能。电科院燃机技术研究所作为国际标准权威部门,每年完成国内外商业检测近百套,服务国内超过70%的燃气电厂,实现了我国燃气轮机进气过滤材料、装备、系统及评价等全产业链的自主可控。“燃气轮机进气洁净度保障关键技术研究及应用”的研究成果不仅维护了我国燃气电厂的运行安全,更创造性地辐射到海洋平台、舰船、燃气轮机设备厂家等国家重型装备领域,有效提升了国之重器的安全保障水平。