燃氣輪機是一種復雜而先進的成套動力機械設備，它是繼蒸汽輪機、內燃機之后出現的新一代動力裝置，也是迄今為止熱-功轉換效率最高的發電類動力裝備。作為高新技術集聚的典型產品，它是關系國防安全、能源安全、保持工業競爭力的戰略性裝備，一定程度上集中體現了一個國家的科技水平、綜合國力和重工業水平，是裝備制造業“皇冠上的明珠”。 

一、中國重型燃氣輪機的競爭力現狀

盡管中國現已具備輕型燃機（功率5萬千瓦以下）自主化能力（只是具備技術能力，尚未正式推向商用市場），但重型燃氣輪機（功率5萬千瓦以上）仍基本依賴進口。長期以來，重型燃氣輪機設計、制造、試驗等尖端技術完全壟斷于德國西門子（SIEMENS）、美國通用電氣（GE）、日本三菱（MHI）等少數公司，目前國內重型燃氣輪機尚未完全掌握重型燃氣輪機熱端部件制造、維修以及控制等尖端技術，也并未形成系統全面的研發、設計、試驗與維保體系，與上述國際重型燃氣輪機先進企業相比差距在30年以上。中國重型燃氣輪機尚有許多關鍵核心技術有待突破，燃氣發電技術裝備存在較大瓶頸，重型燃氣輪機設計、制造、調試、運維等多領域均存在被“卡脖子”的風險。

1、德美日少數企業壟斷了重型燃氣輪機先進技術

一般來說，燃氣輪機渦輪前能夠承受的溫度越高，技術等級越高，性能也越先進。根據渦輪前溫度和壓比，重型燃氣輪機通常可分為E級、F級和H級。目前全球最先進的一代重型燃氣輪機，分別是美國通用電氣研制的H級和日本三菱日立研制的J級。除此之外，市場主流的重型燃機是E級、F級，全球也僅有少數公司能生產這類高水平的燃氣輪機。總體來看，目前世界上完全具備重型燃機研制能力僅有五家企業：美國通用電氣（GE）、德國西門子（SIEMENS）、日本三菱（MHI）屬于第一梯隊，上述三家公司均具備成熟的E、F級重型燃氣輪機技術，同時最先進的H、J級產品也已研發完成開始進入市場；法國阿爾斯通（目前已被GE收購）和意大利安薩爾多（2014年被上海電氣集團收購）屬于第二梯隊，當前也具備成熟的F級重型燃機設計制造能力。目前中國重型燃氣輪機主力機型為引進并國產化制造的F級和E級燃氣輪機，但E級/F級燃氣輪機關鍵核心技術仍被美國通用電氣、德國西門子和日本三菱日立公司所壟斷。目前中國國內尚無建成并投入運營的H/J級燃氣輪機項目，2019年上海電氣和安薩爾多合建的H級重型燃氣輪機應是中國首臺H級重型燃氣輪機。值得一提的是，韓國斗山重工在2020年獲得了首個重型燃機訂單，從而成為繼德國西門子、美國通用電氣、日本三菱和意大利安薩爾多之后的第五個先進燃氣輪機OEM廠商。

2、中國重型燃氣輪機仍存在被“卡脖子”的風險

目前，中國國內重型燃氣輪機主機制造企業，主要以上海電氣、東方電氣、哈爾濱電氣等幾家合資合作企業為主，上述國內燃機制造商大都只擁有部分（冷端部件和整機組裝）制造技術，尚沒有完全獨立自主的核心研發能力，并沒有形成完整的自主可控的重型燃氣輪機產業體系。

2001-2007年6年間，中國由哈氣-美國通用、東氣-三菱重工、上氣-西門子、南氣-美國通用等4個聯合體引進了E級和F級重型燃氣輪機60余套共2000萬千瓦。通過這一過程，國內四大重型燃氣輪機制造企業掌握了E級和F級重型燃氣輪機的冷端部件制造和整機組裝技術，但是核心的設計和熱端部件制造技術仍然為外方所壟斷，不得不主要依賴進口。從重型燃氣輪機關鍵核心部件國產化進展來看，以市場主流的F級重型燃氣輪機為例，目前中國重型燃氣輪機生產與制造技術國產化率大幅提高，中國燃氣輪機零部件數量國產化率可達到80%-90%，但燃氣輪機零部件價值的國產化比重還不到70%。

直到2019年，中國重燃才完成F級300MW燃機第一級動葉、靜葉和燃燒室的制造，東方電氣集團首臺F級50MW重型燃氣輪機原型機整機點火試驗成功，才表明中國突破了一系列“卡脖子”關鍵核心技術，初步獲得了重型燃機高溫部件制造技術能力，初步具備了自主研制E級/F級重型燃機的全過程能力。 

燃氣輪機關鍵零部件國產化程度

資料來源：作者根據各公司官網、廣發證券報告等收集整理。

3、新時代中國重型燃氣輪機自主創新發展進入快車道

2010年以后，隨著國內重型燃氣輪機市場的快速增長，中國重型燃氣輪機產業進入發展快車道。

一是繼續通過與國際壟斷巨頭合作，學習引進國際先進重型燃氣輪機技術。2014年，上海電氣入股意大利安薩爾多，使中國有能力初步實現E、F級重型燃機國產化，這是中國重型燃氣輪機跨越式發展的關鍵一步。

二是以2012年黨中央國務院啟動“航空發動機與燃氣輪機”國家科技重大專項（下稱“兩機專項”）為標志，中國利用新型舉國體制開展重型燃氣輪機自主研發設計。2014年9月，中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司（下稱“中國重燃”）在上海掛牌成立，它是承擔國家重型燃氣輪機重大專項的新型科研企業，主要承擔重型燃氣輪機型號和工程驗證機研制、關鍵技術研究與驗證等科研工程項目等任務。2017年，為加快推進燃氣輪機產業創新發展與關鍵核心技術國產化替代，國家發展改革委和國家能源局聯合發布了《依托能源工程推進燃氣輪機創新發展的若干意見》，依托哈爾濱電氣、東方電氣、上海電氣、中國航發、中國船舶重工集團等10家單位組織了第一批燃氣輪機創新發展示范項目。2018年教育部批準清華大學協同中國重燃成立“燃氣輪機省部共建協同創新中心”，以國家“兩機專項”中燃氣輪機研制需求為導向，開展燃氣輪機科技攻關研究和應用基礎研究。2020年6月“中國燃氣輪機產業創新聯盟”正式成立，創新聯盟由中國重燃擔任理事長單位，集聚了國內高校院所、創新中心、動力集團、制造企業和行業用戶等66家燃氣輪機產學研用領域的核心單位，初步構建了研發設計、制造試驗和運行維護相結合的高效合作機制。 

中國重型燃氣輪機產業鏈存在的主要問題 

當前，中國重型燃氣輪機產業鏈存在的問題主要體現在三個方面：一是燃氣輪機研究、設計、試驗等基礎設施建設長期滯后，二是燃氣輪機技術涉及的眾多基礎科學和學科基礎較為薄弱，三是傳統“市場換技術”燃氣輪機發展路徑難以持續。

1、燃氣輪機研究、設計、試驗等基礎設施建設長期滯后

重型燃氣輪機開發需要完整的設計、制造和實驗體系，中國燃氣輪機研究、設計、試驗等基礎設施建設在歷史上長期處于落后狀態，總體上與世界先進水平的差距非常大。在燃氣輪機應用基礎研究試驗設施方面，2000年之前國家投入主要集中于各大學和科研院所，相關基礎設施建設總體呈現投資少、水平低、多重復、小規模等特征，且各大學與研究機構基礎研究實驗設施多以小型、低參數的機理性設備為主，彼此間獨立自發建設，缺乏協調和溝通，普遍存在利用率不高和設施浪費問題。

綜合來看，當前中國重型燃氣輪機研究、設計、試驗設施裝置仍然較為缺乏且不成體系，尚沒有形成重型燃氣輪機“應用基礎研究-關鍵技術驗證-產品研發設計-部件性能試驗驗證-生產制造”全產業鏈完整的試驗設施平臺體系。

2、燃氣輪機技術涉及的眾多基礎科學和學科基礎較為薄弱

燃氣輪機技術屬于高科技產品，涉及材料學、空氣動力學、燃燒學、傳熱學、工程熱力學、自動控制技術、先進制造技術等多種學科。由于中國眾多基礎科學和學科基礎薄弱，一定程度上導致了中國重型燃氣輪機整體質量與效能的落后。

雖然中國較早提出了國際公認的葉輪機械三元流動理論（科學家吳仲華于20世紀50年代提出），奠定了燃氣輪機設計的理論基礎，但在落地技術上中國并沒有及時跟進，重型燃氣輪機的設計技術、制造技術與材料技術均沒有真正掌握；1980年到2000年期間，中國部分高校一直在進行學院式、論文式探索，但國內大部分高校并沒有設置重型燃氣輪機專業，全國真正從事過重型燃機研究設計的技術人員不到兩位數，重型燃氣輪機攻關面臨無人才儲備、無技術儲備、無試驗設施儲備的“三無”挑戰，離重型燃氣輪機技術應用還有相當遠的距離。2012年中國設立重燃專項時，上述基礎科學和學科基礎薄弱問題仍然沒有得到有效解決，燃氣輪機研究、設計、試驗、運營等一系列基礎工作不夠扎實，研究設計試驗系統性、協同性不足，試驗產出的重型燃氣輪機達不到長時間高效穩定安全運營的結果及效果。

3、傳統“市場換技術”燃氣輪機發展路徑難以持續

重型燃氣輪機是典型的設計建造一體化（AE模式）產品，合資合作“市場換技術”的燃氣輪機發展路徑，在中國重型燃氣輪機起步階段發揮了重要積極作用，但無法在新歷史發展階段繼續支撐中國重型燃氣輪機邁向產業價值鏈、創新鏈高端。以前“技術引進、打捆招標”的發展方式，一方面滿足了當時國內對燃氣輪機電站建設的迫切需求，另一方面通過加大燃氣輪機設備本地生產制造的比例，既減少了工程造價并降低了運營成本，又促進了中國重型燃氣輪機生產與制造環節的國產化替代，為中國引進消化吸收國際重型燃氣輪機先進生產制造技術做出了一定貢獻。但在國際科技競爭日益激烈背景下，一方面國際領先企業加強對我關鍵核心技術的全面封鎖，只有通過獨立自主創新才能解決依賴進口且缺乏議價權的熱端部件制造維修技術、關鍵備件以及控制等技術；另一方面，在與外方合作共同生產制造燃氣輪機產品過程中，外方通過合作協議和專利技術等特別約定，嚴重限制了重型燃氣輪機制造企業的技術改進和品牌創造，使得“市場換技術”的發展路徑面臨諸多限制制約，不利于中國燃氣輪機邁向產業鏈高端。 

構建基本完整重型燃氣輪機產業鏈的政策建議 

為彌補中國重型燃氣輪機產業鏈的缺陷和短板，突破國際領先企業對中國燃氣輪機關鍵核心技術的制約與封鎖，進一步提升重型燃氣輪機自主創新能力。當前亟須重點做好以下幾方面工作。

1、充分發揮新型舉國體制與市場力量協同攻關

推動重型燃氣輪機國家科技重大專項和“卡脖子”工程，并不是常規意義上科研活動的自由創新，而是在國外技術封鎖存在被“卡脖子”風險情況下的“后發趕超”。因此，有必要在發揮市場決定資源配置的基礎上，通過新型舉國體制，采取諸如“揭榜掛帥”等機制，集中力量高質量、高效率地推進實施國家重大任務。

一要充分發揮“中國燃氣輪機產業創新聯盟”的紐帶與橋梁作用，加強國內高校院所、創新中心、動力集團、制造企業和行業用戶等燃氣輪機產學研用核心單位的聯系溝通，協同構建項目式、矩陣型的攻關團隊，形成協同高效、密切配合的工作機制，打好關鍵核心技術攻堅戰，形成研發、設計、制造、試驗、維修和應用相結合的重型燃氣輪機產業協同攻關體系。

二要充分發揮中國重燃的引領協調作用，按照“小核心、大協作、專業化、開放式”要求，以“科研工程化”為引領，搭建好重型燃氣輪機設計建造一體化（AE模式）協同平臺，集研發、設計、安裝、調試與運維等全生命周期與各環節于一體，實現研發設計的可制造性，提高重型燃氣輪機產業鏈、創新鏈的整體效能。

三要更加充分發揮市場的資源優化配置決定力量。重型燃氣輪機新型舉國體制應堅持市場配置資源為主，關鍵核心技術攻關應摒棄單純的技術掛帥思想，要兼顧注重技術路線的目標實現和注重成本效益的商業利益，以市場化應用和客戶認可信任為最終目標。

2、積極開展國際合作完善自主創新體系

一要繼續加強與美國通用電氣、日本三菱重工、德國西門子等企業的國際合作，防止中國重型燃氣輪機企業與國際“脫鉤”。中國重型燃氣輪機市場需求增長快速且潛力巨大，重型燃氣輪機企業失去中國市場將在激烈國際競爭中落于下風，難逃失敗命運。同時，新一輪科技革命和產業變革正在重塑世界，德國西門子、日本三菱重工、美國通用電氣等重型燃氣輪機企業正處于數字化轉型起步階段，失去中國市場將遲滯上述國際企業的轉型升級。因此，盡管重型燃氣輪機技術被國際少數企業壟斷，但中國燃氣輪機企業存在諸多有利契機，仍然可以繼續與國際先進企業保持密切合作。

二要依托重型燃氣輪機產業鏈核心單位完善中國重型燃氣輪機的自主創新體系。除了加強國際合作借鑒國際經驗，構建完善的產業技術創新體系和服務體系外，還要把握好智能制造、數字轉型等時代契機，大力推進重型燃氣輪機轉型升級，積極將智能算法、增材制造技術等新興產業技術融入重型燃氣輪機設計制造一體化過程，從而為燃氣輪機行業提供新的生產方式，降低設計與生產成本，不斷縮短產品研發周期，大幅提高生產效率，進而逐步構建重型燃氣輪機設計制造的自主創新體系。

3、釋放更多政策紅利促進重型燃氣輪機快速發展

2012年以來，黨中央國務院啟動了包括“兩機專項”等在內的多項支持政策，持續推動重型燃氣輪機高端裝備制造業發展，但目前尚沒有成熟的完全自主的重型燃機產品，尚未建立自主可控、體系完整的產業鏈和創新體系。

一是建議國家支持政策由專項的科技政策、產業政策，適當拓展到采取財政、稅收、金融、貿易等多元政策體系支持，多措并舉釋放更多政策紅利，根據細分領域和任務設立專項基金支持，全面提升產品研制、加工制造、售后服務等體系能力建設，加快推進燃氣輪機產業自主創新發展，逐步實現進口依賴的關鍵核心技術國產化，形成以企業為主體、產學研用相結合的具有競爭力的重型燃氣輪機產業體系和自主創新技術體系。

二是建議支持采用自主知識產權重型燃氣輪機發電企業的鼓勵政策，繼續實施好《依托能源工程推進燃氣輪機創新發展的若干意見》，實施好重型燃氣輪機重大專項的重點工程項目，有效擴大重型燃氣輪機設計、研發等工程項目市場需求，在加快推進清潔能源生產的同時，為自主創新燃氣輪機核心技術提供市場空間。

（作者胡文龍系中國社會科學院工業經濟研究所副研究員、研究室副主任。本文摘自《產業藍皮書：中國產業競爭力報告（2021）》，經作者審訂，授權澎湃新聞刊發）