摘要：燃气轮机在工业发电、机械驱动、油气生产等领域有广泛应用。首先，相对于传统 的锅炉、蒸汽轮机等，燃气轮机在运输和安装过程中更加便捷，降低了工程投资和 施工周期。其次，燃气轮机拥有大功率输出能力，可以为各类设备提供稳定而强劲 的动力，确保设备能够高效运行。另外，燃

（一）燃气轮机：轻量高效节能环保，赋能电力、油气等多个高端领域

燃气轮机在工业发电、机械驱动、油气生产等领域有广泛应用。首先，相对于传统 的锅炉、蒸汽轮机等，燃气轮机在运输和安装过程中更加便捷，降低了工程投资和 施工周期。其次，燃气轮机拥有大功率输出能力，可以为各类设备提供稳定而强劲 的动力，确保设备能够高效运行。另外，燃气轮机具有启动快的优势。在紧急情况 下，燃气轮机能够迅速启动并投入运行，为设备提供及时的动力支持。此外，燃气轮 机还具备燃料适应性强、环保节能等优势，凭借轻量化设计、高效的动力输出、快速 响应能力以及环保节能特性，燃气轮机在工业发电、机械驱动、油气生产等多个领 域扮演着重要的角色。

（二）燃气轮机：旋转叶轮式结构，实现化学能到机械能的高效转换

燃气轮机是一种旋转叶轮式热力发动机，其核心部件包括压气机、燃烧室和燃气涡 轮，这三者共同构成了燃气轮机的简单循环，这也是大多数燃气轮机所采用的基本 方案。简单来说，其工作原理在于通过连续流动的气体作为工质，驱动叶轮高速旋 转，从而将燃料的能量高效地转化为有用功。 根据华天航空动力官网的相关说明，在燃气轮机的工作流程中，压气机首先负责从 外界大气环境中吸入空气，并通过轴流式压气机的逐级压缩，使空气增压且温度相 应提高。随后，压缩空气被送往燃烧室，与喷入的燃料混合并进行充分燃烧，产生高 温高压的气体。这些气体随后进入燃气涡轮中，通过膨胀做功，推动涡轮旋转，进而 带动压气机和外负荷转子高速旋转。这一过程不仅实现了气体或液体燃料的化学能 部分转化为机械功，同时也输出了电功。在燃气轮机中，压气机是由燃气涡轮膨胀 做功来带动的，它扮演着涡轮负载的重要角色。

在简单循环中，涡轮发出的机械功有相当一部分（大约1/2到2/3）用于带动压气机运 转，而剩余的机械功（约1/3）则用于驱动发电机。在燃气轮机启动的初始阶段，通 常需要外界动力源（如起动机）来带动压气机旋转，直到燃气涡轮发出的机械功超 过压气机消耗的机械功时，外界起动机才会脱扣，燃气轮机才能独立运行。这一精 巧的设计确保了燃气轮机在启动和运行过程中的高效与稳定。

（三）燃气轮机：一般按照工作温度进行分类，F 级是目前的主流机型

按照燃气工作温度，燃气轮机可以分为E级、F级、G/H级、J/HA/HL级，这也是主要 的分类方式。根据工信微报和《Gas Turbines Past, Present & Future》(S.C. (John) Gülen，2021年)说明，燃气工作温度约1200℃-1300℃为E级燃气轮机，燃气工作温 度约1400℃为F级燃气轮机，燃气工作温度约1500℃为G/H级燃气轮机，燃气工作温 度约1600℃为J/HA/HL级燃气轮机，其中F级是目前在役的主流机型。第一代F级燃 气轮机始于20世纪90年代，此后又推出了G/H级燃气轮机，步入2010年后研制出了 效率更高的J/HA/HL级燃气轮机，目前F级以上燃气轮机效率均大于40%。

按照功率大小，燃气轮机可以分为重型燃气轮机、中型燃气轮机、小型燃气轮机、微 型燃气轮机、超微型燃气轮机。根据华天航空动力官网说明：重型燃气轮机功率范 围在100MW以上；中型燃气轮机功率范围在10MW～100MW；小型燃气轮机功率范 围在1MW～10MW；微型燃气轮机功率范围在100KW～1MW；超微型燃气轮机功率 范围在100KW以下。其中，微型燃气轮机可由航空发动机改制而成，称为“航改燃”。 按照设计初衷和用途，燃气轮机可以分为工业型燃气轮机和航改型燃气轮机。根据 航空产业网、西门子能源官网说明，工业型燃气轮机设计紧凑、可靠，注重长时间运 行的经济性和可靠性，主要用于发电、工业驱动和船舶推进；航改型燃气轮机设计 灵活、紧凑、重量轻，注重高功率输出和轻量化，最初开发应用于航空领域，后经过 改造用于地面或工业应用（如油气行业的发电和机械驱动应用等）。

（一）从前端材料研发、精密制造，到全生命周期运维的高附加值产业

在技术与材料的双重考验下，燃气轮机产业链各环节壁垒相对较高，制造过程涉及 气动力学、固体力学、燃烧学、机械学、材料学、自动控制等多学科交叉。 燃气轮机的上游产业链主要聚焦在材料研发生产。燃气轮机部件的关键材料，主要 包括多种高温合金、铝合金、钛合金，以及高性能的复合材料和热障涂层等。燃气轮 机作为一种能够将热能转化为机械功的旋转动力机械，其正常运作基于连续流动的 高温气体，因此需要能够承受较高的温度。例如在工业和船用领域，根据华天航空 动力官网相关说明，燃气轮机需承受高达1200摄氏度的极端温度。因此，燃气轮机 的主要材料以高温合金、钛合金等为主。随着技术的进步和研究的深入，合金材料 也经历了较为漫长的发展历程。以高温合金为例，根据《Gas Turbines Past, Present & Future》(S.C. (John) Gülen，2021年)资料显示，合金材料经历了由锻造合金到等 轴熔模铸造合金再到定向凝固铸造合金的发展历程，并于20世纪80年代研发了单晶 铸造合金。同时，热障涂层的运用显著提升了零部件的抗腐蚀和耐高温性能，确保 了其在极端工况下的稳定运行。

燃气轮机的中游产业链以零部件的精密制造为核心。涡轮叶片、压气机叶片、燃烧 室以及涡轮轮盘，为燃气轮机的四大核心热端部件。这些部件的制造难度较高，需 要铸造、锻造、焊接、热处理、无损检测、精加工以及性能评价等多个学科和专业的 深度融合。

燃气轮机的下游产业链主要涉及整机制造、维护保养、维修及升级。整机制造企业 对各零部件进行筛选和设计，将零部件整合成高效、可靠、能够安全运行的燃气轮 机。此外，为了确保燃气轮机的稳定性并且延长其使用寿命，下游环节还包括了定 期的维护、修理及可能的升级。

（二）市场空间：驱动电力绿色转型，未来十年全球空间或超千亿美金

燃气轮机行业下游应用广泛，主要涵盖电力、油气运输、船舶制造、重型机车等多 个关键领域。随着天然气作为一种高效、优质、清洁的能源和理想的化工原料，近年 来逐渐被世界各国重视，燃气轮机及其联合循环技术较适合于燃用天然气的动力装 置，因其具有高效能源转换能力和环保排放特性，天然气能够得到更加充分的利用。 据Grand View Research 网站统计，目前全球燃气轮机的主要用途集中在电力生产 上，占比超67.0%，其高效稳定的性能使其成为电力行业的首选动力源。同时，也有 部分燃气轮机被应用于工业如为舰船和坦克提供动力支持等。随着技术的不断进步 和市场的不断扩大，新的燃气轮机产品型号不断出现，机组性能不断改善提高。

电力公用行业以重型燃气轮机为主，过去七年内重型燃气装机量占比近95%。重型 燃气轮机由于其功率高，稳定性较好，且长期运行的经济性更好等原因，在公用发 电行业上具备较强优势。据Gas Turbine World杂志，2017-2023年全球燃气轮机用 于电力公用行业的台数为1445台，发电装机容量达229.25GW。按装机台数划分，重 型燃气轮机安装台数为1020台，占比约70%；按装机兆瓦数划分，重型燃气轮机装 机约217.01GW，占比达95%。

油气行业重型燃气轮机与航改型燃气轮机平分秋色。据Gas Turbine World网站， 2017-2023年全球燃气轮机用于油气行业的台数为1585台，发电装机容量达 45.91GW。按照装机容量划分，航改型、重型、轻型燃气轮机占比分别为42%、44%、 14%。

燃气轮机近五年销售量较平稳，技术迭代或可激发下游更新需求。据Gas Turbine World网站预计，燃气轮机销售量从2019年的389台逐步攀升至2023年的453台，而 按兆瓦数统计则由39975MW波动上升至44101GW。2023年按兆瓦数口径统计的销 售量较2022年略有下滑，主要是因为2022年电力公司对新一代H级与J级燃气轮机技 术的更新需求激增，导致2022年销售量基数较高，达50479WM。

未来十年全球订单总额超1370亿美元，市场前景较为广阔。据Gas Turbine World网 站杂志，预计2024年全年销售按兆瓦数统计将达到45805MW，同比增长3.9%；按 台数统计将达到502台，同比增加10.9%，其中发电公用行业将增长17%，油气行业 将增长5%。此外，预计未来十年燃气轮机仅新增订单额（不包含辅助系统以及安装 费用）就将超过1370亿美元，售后与维修市场规模或将超过2610亿美元。据蓝色碳 能公众号测算，亚太地区作为全球燃气轮机市场增长最快地区，2023年燃气轮机市 场规模约94.45亿美元，预计到2033年将达到199.6亿美元，年复合增长率达7.8%。

全球燃机市场景气度持续，龙头企业如GE Vernova 相关订单及营收快速增长。据 GE Vernova 公司公众号，公司公布2024年财报，强劲财务表现表明当前全球能源 变革、低碳转型发展势头足。2024年第二季度，GEV 公司发电业务板块，订单方面， 实现订单总额50亿美元，有机同比增长30%，主要得益于燃气发电和水电订单的增 长，其中服务订单（售后维修及备件）也实现双位数增长；营收层面，发电业务板块 第二季度实现总营收45亿美元，增长8%、有机增长10%，其中燃气发电设备及服务 业务对该增长贡献最大；利润率第二季度增长1.8%，得益于燃气发电服务量的增长、 生产力的提高以及价格的积极走势。

（一）国内外燃气轮机技术仍有差距，其中重型燃气轮机主要依赖进口

全球燃气轮机领域的格局相对稳固，三大巨头公司共同占据了超过七成的市场份额。 目前，国际燃气轮机行业已经形成了由少数巨头高度垄断的技术与市场格局。根据 Gas turbine world网站的最新统计数据，在2023年按OEM划分的燃气轮机市场份额 中，三菱动力以35.6%的份额雄踞榜首，紧随其后的是西门子能源和通用电气，分别 占据了24.5%和16.2%的市场份额。

随着以“碳达峰”“碳中和”为目标的能源转型持续推进，全球四大动力设备制造 厂商先后推出H/J级燃气轮机。相比于其他机型，H/J级燃气轮机是一种高效、可靠 且操作灵活的解决方案，能够提高发电效率，更具经济性。H /J级燃气轮机研发制造 的核心技术和市场份额目前主要由通用公司（GE Vernova）、西门子公司（siemens energy）、三菱公司（Mitsubishi Power）以及安萨尔多公司（Ansaldo）分割，目 前H /J级燃气轮机已能实现高达64%的联合循环净效率。

当前我国H/J级燃气轮机主要机型仍以进口为主。根据《Gas Turbines Past, Present & Future》(S. C. (John) Gülen，2021年)， G/H级燃气轮机的透平入口燃气温度在 F级燃气轮机的基础上提高了100℃，而J/HA/HL级燃气轮机入口燃气温度，则在G/H 级燃气轮机的基础上进一步增长了100℃，并且需要在减少氮氧化物等污染气体排放 的同时提高效率，这对冶金技术、热障涂层技术及冷却技术等提出更高的要求。例 如，根据《H 级燃气轮机的发展现状及技术特点分析》（蚁建荣等，2022年）的研 究，为了提高叶片的机械强度和耐腐蚀能力，通用公司9HA.2燃气轮机中的压气机第 1级动叶采用了钛合金叶片，9HA.01压气机的第1级动叶为GTD450材料；为了使叶 片的抗裂性得到提高，实现在最极端条件下涂层的坚固性，西门子的SGT5－9000HL 机型，对热障涂层进行了改进；为了使叶片气动损失和冷却效率得到优化，安萨尔 多公司的H级GT36燃气轮机对喷嘴叶片和动叶叶片都采用了气膜冷却技术，还加入 了表面光滑的热障涂层。

天然气发电需求是影响燃气轮机规模化民用的原因之一。鉴于工业发电是燃气轮机 的主要应用方向，较低的燃气发电需求占比影响对燃气轮机的需求。根据Wind数据 显示，2004年前，我国天然气供应长期低位徘徊，相较于美国和俄罗斯，其供应量 仅为两国的二十分之一。由于天然气供应的严重不足，我国燃气发电的潜力被极大 地限制，导致同期燃气发电量仅为美俄的百分之一，进而减少了前期国内对燃气轮 机的需求。

在国产化程度提高、天然气供应增阿基、相关技术突破等驱动下，我国燃气轮机供 应链未来发展空间大。我国燃气轮机供应链有望受益于天然气供应量上升所带来的 燃气发电需求增长。据中国石油报公众号2024年7月推送，我国天然气产量已连续4 年超过2000亿立方米，连续7年保持百亿立方米级别的增产态势，并预计到2025年 将迎来天然气大发展时代，成为继美国、俄罗斯、伊朗之后，跻身年产量2500亿立 方米级的天然气大国。天然气供应量的增长将从需求端推动我国燃气轮机产业链发 展。同时，我国燃气轮机的国产化趋势将从供给端支撑燃气发电需求的增长。

（二）国产化持续突破：前期设立两机重大专项，技术与工艺逐步突破

燃气轮机作为“动力心脏”事关能源安全，政策支持力度持续加大。为了增强我国 在航空发动机和燃气轮机领域的自主创新能力，党中央、国务院于2012年设立了“航 空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项（简称“两机专项”），并成立了专家委员 会进行深入论证，为我国燃气轮机的发展奠定了基础。2014年7月，“两机专项”的 实施方案正式提交至国务院，这一专项的核心目标是通过自主研发重点型号，构建 起我国“两机”动力行业的自主创新能力体系，致力于将我国的航空发动机和燃气 轮机产业塑造为具有国际竞争力的战略性高技术产业，从而满足我国航空、能源和 电力工业对高性能动力装备的迫切需求。随着“两机专项”的深入实施，在2015年， 燃气轮机的发展被纳入了《中国制造2025》的国家战略规划之中。

系列利好政策助推我国燃气轮机行业的发展。根据《重型燃气轮机产业链创新链竞 争力分析》（胡文龙，2021年），2014年，中国联合重型燃气轮机技术有限公司（简 称“中国重燃”）在上海揭牌，作为国家级重型燃气轮机专项的科研先锋，该公司肩 负起研制重型燃气轮机和工程验证机等重任；2017年，为加速燃气轮机产业的创新 步伐与核心技术的国产化进程，依托哈尔滨电气、东方电气、上海电气、中国航发、 中国船舶重工集团等十大领军企业，启动了首批燃气轮机创新发展示范项目；2018 年，教育部正式批准清华大学携手中国重燃，共建“燃气轮机省部共建协同创新中 心”，该中心紧密围绕国家“两机专项”中的燃气轮机研发需求，深耕科技攻关与应 用基础研究；2020年“中国燃气轮机产业创新联盟”正式成立，以中国重燃为理事 长单位，汇聚了全国范围内66家顶尖高校、科研机构、创新中心、动力集团、制造 企业及行业用户等核心成员。

我国燃气轮机行业的发展离不开零部件制造领域的突破。根据中国东方电气集团有 限公司官网、新华网、“工信微报”微信公众号等介绍，自2016年建立起国内首批 压气机、燃烧器及透平部件级试验平台以来，我国燃气轮机技术持续突破。2018年， 自主研发的压气机与燃烧器问世，同时建成目前国内最大功率的燃气轮机整机试验 台；2019年，实现了所有高温部件的完全自主制造，整机点火试验一次成功；2020 年，F级50兆瓦重型燃气轮机首次运行至满负荷状态；2022年，实现F级50兆瓦重型 燃气轮机满负荷连续运行24+72小时，在华电清远再次一次点火成功；2023年3月， 东方电气集团成功推出了我国首台全国产化的F级50兆瓦重型燃气轮机商业示范机 组；同年6月，中国航发“太行110”重型燃气轮机顺利通过产品验证鉴定，标志着 我国在该领域已全面完成自主研制流程，填补了国内该功率等级产品的空白；2024 年2月，国内首台300兆瓦F级重型燃气轮机样机在上海临港顺利完成总装下线，这是 我国在大功率重型燃气轮机自主设计制造领域的首次突破。

目前，国内燃气轮机产业链正逐步完善。据Gas Turbine Focus发布的《燃气轮机产 业发展白皮书（2023）》显示，国内燃气轮机零部件企业逐年增加，地位逐步提升； 整机企业如中国重燃、东方电气等在重型燃气轮机国产化方面不断取得进展；无锡 明阳氢燃公司在氢燃料燃气轮机领域取得较大突破。据东方电气2023年年报显示， 公司燃机业务收入由2022年18.31亿元增长至2023年的37.89亿元，同比增长率达 106.94%，增长速度较快。 材料技术的双重突破将有望推动我国燃气轮机的国产化趋势。长期以来，受制于燃 气轮机技术的高门槛与复杂性，我国本土制造的燃气轮机在国际市场占有率则相对 较低。据Wind数据统计，2017年至2024年5月之间，进口燃气轮机金额在总进出口 交易额中的比例始终保持在30%以上的高位；从进出口结构来看，我国在P≤5000kw 的轻型燃气轮机出口领域展现出一定竞争力，但面对P>5000kw的重型燃气轮机市场， 则大多依赖于进口。重型燃气轮机因其复杂的工艺技术和高附加值特性，导致了我 国在燃气轮机整体贸易中处于逆差状况。随着国内燃气轮机在性能与质量上的不断 提升，有望减少对进口产品的依赖，推动燃气轮机行业的国产化进程，并在全球市 场中逐步增强竞争力。

尖端零部件技术的重大突破，有望驱动我国燃气轮机实现出海。目前，我国燃气轮 机产品开始积极寻求海外市场拓展。根据央视新闻客户端报道，2021年6月，中国船 舶集团703所自主研发的CGT25-D型燃气轮机，在俄罗斯诺瓦泰克天然气增压站项 目中成功完成了七十二小时的考核试验，并顺利通过交付验收，标志着我国燃气轮 机产品首次迈入国际市场，实现了出口零的突破。2023年，据High North News报道， 俄罗斯最大的独立天然气生产商诺瓦泰克公司计划与中国哈尔滨汽轮机厂有限责任 公司签订采购合同，向其采购20台燃气轮机。

燃气轮机是天然气发电的核心设备，燃气-蒸汽联合循环发电效率高。据中国能建公 众号文章，根据热力循环的特点，燃机项目可分为简单循环发电项目和燃气-蒸汽联 合循环发电项目。简单循环由燃气轮机和发电机独立组成，燃烧段的高温排气直接 排入大气，不进行任何利用，其优点是装机快，起停灵活，缺点是效率较低；联合循 环在简单循环的基础上，利用燃气轮机排气余热在余热锅炉中将水加热变成过热蒸 汽，再将蒸汽引入汽轮机膨胀做功，整体效率较高。据《工业燃气轮机先进技术现状 及发展趋势》（孔祥林，2024），用于发电的重型燃气轮机联合循环效率约64%， 简单循环效率约44%。而据《我国燃气发电发展现状及趋势》（刘志坦，2018）， 燃煤电厂机组发电效率仅为42％~47％。

中国天然气发电处于稳健发展期。据GE公司的天然气发展白皮书，自2014年7月以 来，国家发改委陆续发布了一系列鼓励和促进天然气发电发展的相关政策。2017年 6月，国家发展改革委发布的《加快推进天然气利用的意见》中提出，将天然气培育 成为中国现代清洁能源体系的主体能源之一。与此同时，天然气发电行业的改革和 发展也在不断推进。截至2023年底，我国燃气发电装机容量已经达到1.26亿千瓦， 同比增长9.38%，近十年天然气发电装机年均复合增长率达11.4%，主要集中在长三 角区域的江浙沪、珠三角区域的广东，以及京津冀等负荷中心省市。

我们将未来天然气装机需求拆分为两部分，一部分需求来自其在新型电力系统中的 定位，由于其在满足新能源发电的调峰需求方面优势较为显著，因此具备较强的需 求刚性；另一部分需求来自燃煤发电厂逐步淘汰而导致的空缺填补，该部分受天然 气价格影响较大，需求弹性较大。

（一）定位：气电是构建安全、可靠、稳定新型电力系统的重要支撑

双碳目标下，可再生能源持续替代化石能源发电已成为主要发展趋势之一。据中国电力报及Wind数据，2023年我 国可再生能源总装机达到14.5亿kw，占全国发电总装机超过50%，历史性超过火电 装机，其中风电与太阳能发电总装机占比超35%。据IEA预测，2023-2028年间中国 的可再生能源电力装机容量增长将增加两倍，占全球增长的56%，达到2062.1GW。

可再生能源存在“看天吃饭”问题，因此新型电力系统存在灵活调峰需求。据《对 天然气在新型能源体系中地位和作用的认识》（周淑慧，2024），随着可再生能源 装机占比快速增加，风力发电、太阳能发电等出力的随机性和波动性使得电力系统 面临季节性调节需求增大、长周期调节难度加大等难题。从青海地区风电及光伏发 电逐月特性曲线可知，风电出力一般4月份最高，12份最低，峰谷比达2.5；光伏出 力3月最高，6月最低，峰谷比超过1.5；而从青海地区风电及光伏发电高峰月平均日 处理曲线可知，光伏发电白天与晚上出力存在极大差别，午间达到极值，夜间降为 零；风力发电日内也存在明显波动，傍晚高，午间低，两时段相差约1.6倍。

我国灵活性调峰电源装机占比较低，还存在较大发展空间。据“中科院之声”公众 号，根据北欧等新能源发电比例较高地区的电力系统调峰经验，要保障电网的安全 稳定运行，灵活调峰电源装机容量至少要达到总装机容量的10％～15％。据“ 电联 新媒”公众号，中电联研究显示，我国灵活调节电源装机占比不到6%，新能源富集 的“三北”地区不足3%。比较而言，欧美等国家灵活电源比重较高，西班牙、德国、 美国灵活电源占比分别为34%、18%、49%。

天然气发电响应快、稳定，适用于灵活调峰，将成为新能源电力系统的重要补充。 据《天然气发电在中国能源转型期的定位与发展路径建议》（单彤文，2021），燃 气发电相比燃煤发电具有负荷调节范围宽、响应快速、变负荷能力强的特点，是电 网调峰的更佳选择。燃气电厂冷启动时间仅为燃煤电厂的几分之一甚至几十分之一。 此外，与储能电池相比，燃气电厂的成本更低。在稳定性方面，据GE Gas Power测 算的不同电源类型的可靠容量系数对比，气电是除核电外第二可靠的调峰电源。相 比而言，天然气发电既可以实现分钟级的响应，又能实现较低成本，无疑是响应速 度及成本综合较优的调峰电源，为可再生能源提供调峰服务，缓解或消除其不稳定、 瞬时变化大对电网产生的冲击，保障电网的安全稳定运行。

与燃煤发电相比，燃气发电清洁程度更高，更契合“双碳”目标。据GE Vernova官 方公众号，发同等电量时，天然气发电产生的二氧化碳比煤电低60%以上，以使用 天然气为燃料的HA级燃机联合循环发电机组为例，虽然同为化石能源，但每度电的 二氧化碳排放值仅为320g。最先进的9HA.02 联合循环发电效率64%，折合每度电 煤耗192克。燃机联合循环的碳强度比同等煤电少60%以上。且由于燃气轮机从源头 降低Sox、NOx颗粒物的污染物排放，避免了二次污染。

能效高、占地少、节约资源，燃气发电组更适宜布局在城市周边。据《新型电力系 统中我国气电产业的定位与思考》（刘志坦，2024），大型燃气发电机组发电效率 较燃煤机组可提高10%以上；大型燃气热电联产较燃煤热电联产能效更高且能源产 出品位更高。新建9F燃气蒸汽联合循环机组占地面积仅为660MW超临界燃煤电厂的 约1/4；燃气电厂单位度电耗水量仅为燃煤电厂的30%左右；燃气电厂的建设周期相 对更短、初始投资相对更低。

燃气分布式能源优势明显，国内装机规模增长可期。据《中国石油石化》2023年4月 公众号，在近中期，燃气分布式能源将发挥低碳、稳定、灵活等优势，为推动可再生 能源发展和构建新型能源体系提供支撑和保障，并通过氢能、生物天然气等低碳燃 气应用推动技术创新。中国城市燃气协会分布式能源专业委员会基于行业现状及发 展趋势，按照低、中、高三种情景对2025年和2030年天然气分布式能源总装机规模 进行预测，认为2025 年，低、中、高三种情景下，装机规模分别为3001万千瓦、 3605万千瓦和4297万千瓦；2030 年，低、中、高三种情景下，装机规模分别为4050 万千瓦、5843万千瓦和8363万千瓦。

（二）看点：AI 数据中心等新经济发展，有望打开燃气轮机的新增长点

信息技术的蓬勃发展或为能源设施带来一定挑战。信息技术行业发展，如云计算、 AI 人工智能、ML 机器学习、物联网等新技术，牵引对于数据中心的可持续、高成 本效益、可靠运行的要求，进而对数据中心此类能源密集型行业的能源设施提出了 新的挑战，尤其是 AI 和 ML 的发展。同时，据GE Vernova 《Greening the future data center infrastructure via the GE aeroderivative technology and microgrid controls》, 过去十年，数据中心因云计算、超大规模、5G 网络等技术变革，规模 大幅增长。预计到 2025 年，数据存储量将从 2018 年的 33ZB 增长到 175ZB， 尽管单位数据传输能耗有所降低，但整体能耗仍持续增加，给能源供应带来压力。 数据中心、人工智能和加密货币的电力消费预计将大幅增加。据IEA 报告《Electricity 2024 analysis and forecast to 2026》（2024年1月报告），2022年全球数据中心、 加密货币和人工智能（AI）消耗了约460 TWh的电力，几乎占全球总电力需求的2%。 数据中心的电力需求主要来自两个过程，计算占数据中心电力需求的40%，实现稳 定加工效率的冷却要求占40%，其余20%来自其他关联的IT设备。根据部署速度、效 率提高范围以及人工智能和加密货币趋势，该报告预计2026年数据中心、加密货币 和人工智能的全球用电量将在620-1050TWh之间，高于2022年的460TWh。目前， 全球有8000多个数据中心，其中约33%位于美国，16%位于欧洲，近10%位于中国。 预计未来几年美国数据中心的电力消耗量将快速增长，从2022年的约200 TWh（占 美国电力需求约4%），增长到2026年的近260TWh、占总电力需求的6%；据中国国 家电网能源研究院预计，到2030年，该国数据中心行业的电力需求将比2020年翻一 番，达到400 TWh。据预计，2023年，NVIDIA出货了100,000台设备，平均每年消 耗7.3 TWh的电力。

AI 和 ML 发展，离不开安全、稳定、可靠的数据中心的能源建设，据 GE Vernova 《The data centers AI & ML Trilemma》，AI和ML对能源带来的挑战主要有几点： 1. 机架功率密度和冷却系统能耗需求增加电力负担。电源使用效率（PUE）是计算 机数据中心设施使用的总能量，与输送到计算设备的能量之比，是数据中心最重要 的关键绩效指标之一。在理想情况下，PUE比率应等于1，但总会存在将该比率增加 到1以上的低效率，如热负荷和冷却系统。随着AI和ML的快速发展，往往需要大规模 使用HPC和GPU，与传统架构相比，这使得机架功率密度攀升，可能超70KW/架。 传统空气冷却系统在机架密度超20KW时效率降低，未来可能需更多液体冷却，进一 步增加电力需求和电网负担。 2. 碳排放增加。以GPT - 3为例，1.1的电源使用效率（PUE）数据中心需消耗1287 兆瓦时（MWH），产生502吨二氧化碳当量排放，乘以PUE后为552吨，使得数据中 心多靠购买可再生能源证书（RECs）抵消碳足迹，但随着ML、AI模型发展，此方式 可能因价格上涨，增加数据中心的运营成本。 3. 水排放的增加。训练AI模型如GPT – 3需消耗大量清洁淡水，数据中心使用液体 冷却时水资源问题凸显，且水使用效率（WUE）受多种因素影响，ML模型训练时 WUE可能因不同情况波动。

传统数据中心的备用能源难以同时兼顾可靠性、清洁性等需求。 据GE Vernova 《Greening the future data center infrastructure via the GE aeroderivative technology and microgrid controls》，数据中心依赖备用电源，如 高速柴油发电机组，随着化石燃料成本上升、企业可持续发展目标和法规要求，这 种模式难以持续且扩大使用范围，需提高运营效率并更多依赖可再生能源，但可再 生能源发电的间歇性和不稳定性又带来新挑战。 据《国产燃机在数据中心应急电源的应用》（赵大鹏，2022年），近期全球部分出 现大面积限电，在一定程度上影响了数据中心的电力供应。此外，当出现突发性不 可抗拒自然灾害天气、大面积停电事故、两路市电电源同时停电或检修的情况时， 应按要求启动备用电站的后备电源。而在保障数据中心通信系统高品质供电的同时， 应急电源还要绿色、节能、低碳，因此对于超大型数据中心而言，碳排放更少的燃气 轮机应急电源发电机组的相对优势较为明显。

数据中心燃气轮机发电机组与柴油发电机组对比主要有四点优势，据《国产燃机在 数据中心应急电源的应用》（赵大鹏，2022年），数据中心燃气轮机发电机组与柴 油发电机组相比，有4个方面优势，易于部署、发电品质好、节能环保、维护方便。 例如，在维护方便方面，相同负荷时燃气轮机的配置数量少，约为往复式柴油发电 机组的1/6~1/8。安装调试完成后几乎没有维护工作，年保养运行时间比往复式柴油 发电机组减少3/4以上。在超大型数据中心应用方面，燃气轮机作为分布式能源能够 起到调峰及安全保障作用。 例如，2016年2月1日，由于天气原因造成的突发事件导致中国联通天津滨海新区IDC 的两路市电供电全部中断。QD128通信燃气轮机发电机组自动起动，一次起动成功， 并突加载1.2MW负荷，稳定运行至市电供电恢复，历时1.5 小时，成功避免了类似 事件造成的服务器失电、客户数据丢失等损失。

随着数据中心规模的扩大，燃气轮机有望成为运营商备份能源的可选选择之一。据 中科国晟公众号2024年10月推送，对于大型数据中心（60 MW以上）的连续发电和 供冷，多燃料燃气轮机是较佳解决方案之一，它们是经过验证的可靠的技术，在电 冷联供模式下表现出高燃料效率，同时满足数据中心的电力和冷却需求。 例如，（1）以60MW数据中心为例，需要配备30台2MW柴油发电机以及80吨柴油， 年平均开机时间不到1小时，备而不用、设备闲置和维护保养造成一定的资源浪费， 油料品质也需要不断检查更新，费时费力；（2）对于数据中心运营商最重要的考量 是运营成本。由于航改燃机的安装周期短、燃料灵活性更高、维护更简单、效率更 高，运营费用差异较大。使用三台30MW级航改燃机联合循环典型115 MW发电厂可 能比安装同功率等级的往复式发动机成本更高，但考虑到节省润滑油、维护成本和 所有此类费用，与更便宜且污染更严重的重质燃料油（HFO）相比，每年可以节省 超过5000万元。（3）装备低排放燃烧系统的航改燃机的排放水平远低于往复式发动 机，研究表明，典型30MW航改燃机的CO排放水平不到往复式发动机的5％，NOx排 放水平不到往复式发动机的6％。 例如，据GE Vernova 《Greening the future data center infrastructure via the GE aeroderivative technology and microgrid controls》，针对数据中心能源体系，GE Vernova提出了6种解决方案，其中一种为“电网连接与备用发电”，该方案的工 作模式是数据中心主电源来自电网，航改燃气轮机作为备用电源，其优势是启动迅 速（约5分钟），同时非备用时可服务电网获取收益，改善项目资产负债表并减轻 电网负担；使用可再生和混合燃料更可持续、经济。

海外主要燃气轮机巨头积极拓展燃气轮机在数据中心领域的应用。例如，据彭博社 2024年12月新闻，随着人工智能需求激增，GE Vernova 将利用天然气为城市规模 的数据中心供电，同时公司与大型技术公司签订了涡轮机销售合同。通用电气 Vernova公司首席执行官Scott Strazik表示，大型科技公司正在为其计划中的5千兆 瓦数据中心园区预留涡轮机（燃气发电厂的核心发动机），表示这些公司的目标是 让其中一些大型设施最早于2028年投入运行，同时他提到仅在过去30天内，GE Vernova 就与包括数据中心开发商在内的客户签订了9千兆瓦的燃气轮机订单。此 外，据彭博社2024年10月新闻，三菱电机认为，与过去三年相比，到2026年，全球 每年订购的燃气轮机数量将增加50%，部分原因是数据中心的增长。

（三）复盘：从美国发电厂改造项目，看国内燃气发电厂潜在发展前景

煤炭曾为美国最主要电力来源，天然气发电后来居上。据《美欧煤电转型的经验及 启示》（张晓艳，2022），煤炭在2004年以前在总发电量中占比一直维持在50%以 上。1998—1999年，煤电发电量超过2万亿千瓦时峰值，此后略有下降，但在2005 与2007年再次超过2万亿千瓦时，随后基本维持下降趋势。2016年煤电发电量降至 1.24万亿千瓦时（占比降至30.3%）并首次被天然气发电超越，2020年被可再生能源 （20.3%）和核电（19.6%）超越，发电量降至第四，占美国总发电量比重为19.1%。 据《美国能源可持续利用现状及对中国的启示》（胡健，2024），2021年，美国天 然气发电占发电总量的38.3%，达到1575TW·h，比2020年下降2.2%。

美国自2010年以来，燃煤发电厂部分转为燃气发电厂。据《美欧煤电转型的经验及 启示》（张晓艳，2022），为了满足日益趋严的排放标准，除开发新技术，减少碳 及有毒气体排放外，美国燃煤电厂通常采取两种做法（EIA，2020）：一是淘汰燃煤 电厂，新建天然气联合循环（NGCC）电厂。2011—2019年，美国有17家发电企业 用新的NGCC电厂替换旧的燃煤电厂，新建NGCC电厂总发电量为15.3吉瓦（GW）， 比原来燃煤电厂7.9GW容量增加了94%。二是改造燃煤电厂的锅炉，转向燃烧其他 碳排放较少的燃料（如天然气）。服役期较长且装机容量较小的煤电厂常采用这种 方法。2011—2019年，共有104家燃煤电厂采用第二种方法，虽然大多数电厂完全 转为燃烧天然气，但也有少数电厂同时保留燃煤发电能力，以便最经济、有效地使 用燃料。

电厂翻新改造可以通过性能提升和利用现有基础设施来节约成本。与新建或待开发 项目相比，改造后的电厂除了能够减少全生命周期的二氧化碳排放，在成本方面也 具有一定优势，因为它们可以使用现有的电网连接和输电基础设施。用燃气轮机取 代燃煤锅炉的煤改气便是改造方法之一，这使得公用事业级电厂能够继续运营下去 而非退役。

美国燃气逐步替代燃煤成为发电主力能源，我们认为主要有两点原因：技术创新带 来自产天然气的增长，使天然气成本大幅下降，为根本原因；政策引导，推动能源专 型，起到加速催化作用。 技术进步提升天然气发电竞争力。据《美欧煤电转型的经验及启示》（张晓艳，2022）， 2005 年美国《能源政策法》颁布时，全美71.7%的发电量来自火电（包括煤电、天 然气和石油发电），其中煤电占七成以上。随着美国掌握了先进的开采技术及配套 设施的发展和成熟，美国能够低成本、大规模地开发页岩气，天然气产量大幅度增 加。据《页岩气革命撼动天然气市场了吗》（黎江峰，2020），此次“页岩气革命” 使得北美地区的天然气价格不断下跌，亨利港的天然气价格从2005年10月的13.63 美元/百万英热单位一路跌到了2020年3月的1.70美元/百万英热单位。同时，燃气-蒸 汽联合循环电厂先进的涡轮技术也增大了电厂的产能，使得燃煤发电在美国电力市 场逐渐失去竞争优势，天然气发电量的占比逐渐上升。

美国环保政策发展成熟，对推广天然气发电的应用起到一定的助推作用。据《国外 天然气发电现状及其对我国的启示》（张姗，2020）以及《美欧煤电转型的经验及 启示》（张晓艳，2022），美国早在1995年便颁布了首个全国性限额与交易体系， 即酸雨控制计划，用以减少电厂二氧化硫和氮氧化物排放，并制定氮氧化物的单机 排放标准。此后几年，发布了《发电企业有害气体污染评估决议》、《汞和空气污染 物标准》以及州际空气污染控制规定，对发电厂的排放标准逐步趋严，但燃煤发电 厂占比下降速度较缓。在页岩气采集技术突破后，奥巴马政府推行“清洁能源战略”， 2015年推出清洁能源计划（CPP），明确各州碳减排目标，监管发电厂二氧化碳排 放，燃气发电厂的替代速度加快。在奥巴马第二任期内（2013—2016 年），美国煤 电退役规模为48.9GW；特朗普执政期间，尽管煤电行业得到部分政策支持，但煤电 退役规模创历史新高，达到52.4GW。 与美国相比，现阶段天然气对燃煤发电的替代进程，仍部分受限于天然气成本。据 《超低排放燃煤电厂和燃气电厂综合对比》（徐静馨，2020），超低排放燃煤发电 的成本是气电的50%，燃煤发电成本远小于气电，燃气发电成本中72.15%来自燃料 费。而据《燃气轮机产业发展白皮书2023》，2022年受天然气价格走高影响，各燃 气发电企业经营压力较大，部分电厂生产经营困难，尤其是小型的6F、9E 机组由于 机组效率较低，亏损较为严重。此外，建造成本方面，国际上采用9F型机组的燃气 电厂的单位造价大约为2421元/kW，中国引进的9F型机组单位造价为3090~4096元 /kW，新建燃气-蒸汽联合循环机组的总投资达20亿元。燃气发电厂建造成本有望随 燃气轮机国产化而降低，但运营费用的主要部分天然气燃料成本在短期内难以下降。

当前我国天然气供给增长稳定，进口依赖程度较高。我国天然气供给主要来源包括 自产天然气、LNG进口以及管道进口。过去十年内，除2022年因国际形势影响导致 LNG进口大幅降低，我国自产天然气与进口天然气总体呈现稳定增长趋势。2023年， 我国自产天然气与进口天然气共3979亿立方米，同比增长7.28%。自2018年以来， 天然气表观消费量的对外依存度均为40%上下，2023年对外依存度达40.6%，同比 微升0.9pct。

我国自产天然气增速稳定，非常规天然气产量有望占据主导地位。据国家统计局数 据，2023年中国全年共生产天然气2324×108 m3，年产量同比增加123×108 m3，增 长5.6%。这是2017年以来，中国天然气年增产量连续七年超过100×108 m3。2023 年中国天然气总产量构成中，致密气约为600×108 m3、页岩气约为250×108 m3、 煤层气为110×108 m3，三者合计占比为41.3%。按照目前的天然气勘探成效和新增 天然气探明储量发展趋势，预计非常规天然气产量将很快在中国天然气总产量中占 据主导地位。

天然气进口量增价跌，LNG进口量重返世界第一。进口量方面，2023 年中国天然气 进口量重回上行通道，全年共进口天然气1655×108 m3，较2022年增加148×108 m3， 同比增加9.9%。其中，LNG进口力度远高于管道气，LNG进口984×108 m3，增幅为 12.4%，重新回到世界第一LNG进口国；管道气进口671×108 m3，增幅为6.2%。价 格方面，据海关总署的数据测算，2023年我国进口天然气（包括管道气和LNG）年 均到岸价约为2.73元/m3，同比下跌0.38元/m3，跌幅为12.2%。2023年中国LNG进口 均价约为3.21元/m3，下跌 0.77元/m3，但管道气进口均价则为2.03元/m3，上涨 0.14 元/m3。因此，中国天然气进口价格下跌主要是LNG跌幅较大所致。

预计短期内天然气供给趋于宽松，气电成本的长期下降预计仍依赖于国内自产天然 气产量提升。据《2023年中国天然气调峰特性及2024年市场供需展望》（粟科华， 2024），考虑终端需求和新建储气库/LNG储罐带来的新增库存需求后，其预计在基 准情景下2024年中国天然气供应量将超过需求量63×108 m3，供需格局延续宽松。 在此条件下，国内气态、液态天然气销售价格预计将回落。但考虑到燃气发电厂运 行周期往往在10年以上，进口天然气价格更易受国际环境波动影响，为长期降低天 然气发电的燃料成本，还需我国自产天然气发挥好“压舱石”作用，大幅提升产量。

（四）后市场：类比航空发动机，燃机运维占全寿命周期成本比重较高

航空发动机与燃气轮机并称“两机”，两者技术原理相似，后期维护成本均相对较 高。据上海浦东先进能源动力研究中心公众号，重型燃气轮机作为航空发动机衍生 出来而后独立发展的高技术产品，与燃气涡轮航空发动机存在80%相似度，但更加 注重热效比，两者产业链相关企业也有许多共同点。且从应用角度看，燃气轮机用 于发电厂同样需要极长的生命周期，和较高的稳定性与安全性。 例如，航空发动机维修服务收入规模至少是新机采购收入的4倍以上。参考英国 RR2014年6月19日公布的投资者简报，对于一个典型的航空发动机项目，维修服务 产生的收入规模至少是新机OE销售收入的4倍以上。

大型商业航空发动机项目生命周期较长，主要可划分为四个阶段：第一阶段是研发 和资本投资，现金流流出；第二阶段是生产销售和投资扩大市场份额，现金流仍处 于流出状态；第三阶段是售后市场收入超过新机销售的损失，现金流为正，这一阶 段可能持续10-20年；第四阶段新机销售基本结束，投资基础服务以提供必要的售后 支持，这一阶段可能持续20-25年。

燃机方面，以GE公司能源部门为例，服务业务占比在往年营收中均在60%以上。 2018-2023年间，能源部门服务收入占比最高达到70.21%，最低也达61.9%。同时可 以观察到，服务收入的增速波动较设备收入的波动要小一些，这充分说明了售后服 务业务对于公司长周期现金流的稳定起到一定的平滑作用。

与航空发动机类似，燃气轮机公司也通过广阔售后市场为公司提供充足持续的现金 流。据GE Vernova公司的2024年投资者开放日公告，公司重型燃气轮机的售后服务 积压订单达到了430亿美元，其中70%以上的积压订单剩余合同时间在十年以上。长 时间且大量的售后服务合同为GE Vernova 每年的现金流提供充足保障，其预期 2025年自由现金流达12-18亿美元。

国内燃机售后市场目前基本被国外主机制作商掌控，高昂的维修成本，成为国内天 然气发电厂发展的阻力之一。据《燃气轮机运维关键技术分析与思考》（万震天， 2020），由于国内并没有完全掌握相关的运维技术，只能开展常规性检修，核心部 件的运行维护基本上由GE、西门子、三菱重工等主机制造商掌控，技术垄断产生了 高昂的检修维护费用，特别是维修时的备品备件，1个大修周期内的所有费用几乎相 当于1台新机的设备费用。据国家能源局《燃气发电安全监管报告》，国内F级机组 检修维护费用一般都超过3000万元/台年，某6F级燃气电厂机组设备生产厂商CSA （合约式服务协议）报价为2台燃机3.2亿元/大修周期。

重视燃机售后服务市场对国内零部件公司的带动作用。据《燃气轮机运维关键技术 分析与思考》（万震天，2020），燃机高温部件的工作环境十分恶劣，在热疲劳、 蠕变、氧化和腐蚀等作用下很容易发生损伤，维修和更换费用高昂，是燃机发电运 营成本高的主要原因之一。此外，燃气轮机热通道部件在检修之前通常会准备一套 备品备件，用于检修过程中对相应的部件进行轮换，备件的价格也十分高昂，9E 燃 机一整套热端部件的价格就接近整机价格的40%；而三菱F级燃机的热通道部件的备 件价格也高达上亿元。国内部分零部件为国外头部燃气轮机厂商供货，有望直接受 益于燃气轮机广阔的售后市场。

（五）空间测算：预计未来 20 年我国燃机市场规模有望突破万亿元

我们基于以下假设，测算未来我国燃气轮机市场规模，具体测算依据及逻辑如下： 1. 为了通过未来燃气发电装机量计算所需燃机台数、进而计算燃机市场空间，首先 需要得知一台燃机的功率。据GE VERNOVA公司官网各型号燃机的功率参数可知， 平均一台重型燃机的功率为212.08MW，平均一台航改型燃机的参数为57.38MW。 2. 我们基于GE VERNOVA的财务数据，通过燃机业务收入除以燃机台数进行计算 特定功率的燃机平均单价。GE VERNOVA售出的燃机中分为重型燃机和航改型燃机 两类，两者输出功率相差较大，为此通过其占比进行赋权计算。 在功率方面：据GE VERNOVA公司2023年年报，2023年该公司售出的燃机中，重 型燃机占比63.74%，航改型燃机占比为36.26%，因此平均每售出一台燃机的功率为 155.98MW。 在价格方面：2023年燃机业务收入为132.89亿美元（含设备及服务收入），用燃机 业务收入除以所售燃机数量可知平均售出一台155.98MW的燃机带来的营收为 146.03百万美元（包含设备收入和服务收入），按照设备收入约占当年全部营收的 30%，计算可得单位设备价值为43.49百万美元。 3. 根据中国能源报网站2022年8月新闻，截至2023年底，我国天然气发电装机容量 已稳步攀升至12.6万MW，预计至2025年将跃升至15万MW。 4. 线性预计，预计2028年装机量约为17.35万MW。相较于2023年增长4.79万MW， 约需307台功率为155.98MW的燃气轮机，设备价值为887.08亿元，按照设备价值占 全部营收30%的比例计算可得：包含服务后总价值为2978.53亿元。据Grand View Research统计，目前全球燃气轮机用于发电比例约为67.0%，还有33%用于油气、 机械等领域，我们假设该应用比例不变，预计2028年总体燃气轮机市场价值约为 4445.56亿元。

据statista统计，截至2022年我国燃气发电装机量已跃升至了世界第二，仅次于美国。 美国2023年燃气装机量为56.60万MW，我国若继续按照前5年装机量的平均增速 8.71%增长，预计需18年达到56.49万MW，较23年增长43.93万MW，预计燃机总体 市场将突破3万亿。

氢能和可再生能源的深度推广将在远期重构我国能源体系，绿氢是联结清洁能源和 部分终端用能领域的关键纽带。据中国石化出具的报告《中国能源展望2060》，现 阶段，制氢耗能仅占我国一次能源消费总量的3%左右；到2060年，这一比例将增至 18%，其中制氢耗电将占据全社会用电总量的20%以上。通过清洁电力所制得的绿 氢可以帮助化工、冶金、航空等难以直接用电的终端用能领域实现全面脱碳，从而 实现工业场景电气化。

燃氢燃气轮机是实现氢能高效转换的重要技术。据《氢燃料燃气轮机与大规模氢能 发电》（李星国，2022），实现电能—氢能—电能的高效转换是氢能利用的核心技 术之一。利用可再生能源产生的多余电量，可以大规模的电解水制氢实现电能转换 为氢能。目前氢-电转换的主要方法是利用氢燃料电池，包括质子交换膜燃料电池和 固体氧化物燃料电池。燃料电池发电成本高，规模小，因而仅在轿车、重卡等交通领 域具有发展空间，难以实现大规模氢-电转换应用；此外，氢内燃机与氢燃料燃气轮 机也均处于研制探索阶段。比较三者特点，燃氢燃气轮机在输出功率方面胜于其它 两者，是未来实现大规模氢能-电能转换的关键技术之一。

燃氢燃气轮机发展具备较大优势。据《燃气轮机氢能发电全球技术发展蓝皮书》（全 球能源互联网发展合作组织，2022），在技术研发方面，燃氢燃气轮机可在一定程 度上依赖于现有的燃气轮机技术，重点在于修改燃烧室和一些辅助部件，从而允许 氢气混合燃烧含量逐步提高，这大大降低了燃氢燃气轮机的研发资本投入；在基础 设施方面，低浓度的氢气和天然气的混合物可以仅通过少量改造甚至无需改造就可 以利用现有天然气官网进行输送，这显著降低了推动项目试点的成本，也在很大程 度上推动了各国政府在此方面的进程；在下游应用方面，燃氢燃气轮机可以与其他 行业（如化工和炼油厂等）耦合，并利用热电联产电厂中燃氢燃气轮机的余热，实现 诸如供热、化工、冶金等传统碳排放行业的深度脱碳。2019年1月，燃气轮机行业郑 重承诺到2030年开发出燃烧100%氢气的燃气轮机，克服技术挑战，推动这一转变的 迅速发生，全面支持全球天然气电网向可再生能源系统的转型。

国际主要燃气轮机厂商，如通用电气、三菱动力、西门子、安萨尔多、斗山重工等 都开始探索传统燃气轮机掺氢技术，并开始向纯氢燃气轮机加速迈进，示范项目渐 落地。据“氢能促进会”公众号2024年5月文章，通用电气（GE）推出的最先进的 HA级燃机实现了燃料和燃烧技术上的双突破，已在美国成功投用，通用电气已确定 在2030年前实现HA级燃机100%燃氢能力的目标。日本三菱日立正在开发的先进氢燃气轮机旨在从能够燃烧30%氢气和70%天然气混合燃料过渡到100%氢燃料。德国 西门子的中型工业燃气轮机SGT-600的DLE燃烧室已经实现满负荷燃烧100%氢燃 料，且在整机上进行进一步验证，可以稳定燃烧60%的氢燃料。据《燃气轮机氢能发 电全球技术发展蓝皮书》，全球各主要国家纷纷开展了氢燃气轮机的项目示范。

我国为全球最大产氢国与氢气消费国，氢能产业链已较为完善，燃氢技术发展动力 充足。据中能传媒研究院报告《中国能源大数据报告（2024）》，我国已经初步掌 握了氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，基本构建 了较为完整的制氢、储运、加注和应用的氢能产业链。完整的氢能产业链以及充足 的氢气产能，可为燃氢燃气轮机发展提供充分动力。

输氢管道建设加码推进，液氢储运取得多项突破。据中能传媒研究院报告《中国能 源大数据报告（2024）》，截至2023年底，我国已建成及处于论证阶段的输氢管线 总里程已超过2000公里。其中，有10条纯氢管道、7条掺氢管道，另外还有2个纯氢 与掺氢管线并行项目。从整体看，2023年我国液氢储运取得多项关键突破，车载液 氢储氢系统、液氢罐车等相关装备制造能力整体升级，氢液化规模已实现从1.5吨/天 到10吨/天的进步，并且逐步向15吨、30吨/天突破，液氢的大规模应用前景可期。

加氢站数量我国保持全球第一，加注能力持续提升。截至2023年底，我国已累计建 成加氢站428座，加氢站数量位居全球第一，其中，在运加氢站274座，在运加氢站 加氢能力平均20.8万千克/天。

成本对于加速氢气产业大范围推广具有重要作用。据国际氢能网，IRENA与 Hydrogen Council预测，到2050年可再生能源制氢成本将降至1美元/kg。而随着太 阳能光伏与风能发电成本的降低，资源丰富地区的制氢电力成本将会随之降低。据 IEA国际能源署网站预测，远期来看，中国混合太阳能光伏和陆上风力系统的制氢成 本将会相对较低。

核心部件领域，国内厂商起步较晚，但进步较快。燃气轮机有压气机、燃烧室、高 温涡轮叶片三大核心部件，其中燃烧器是燃氢燃气轮机的核心零部件，关系到燃气 轮机能够燃烧氢气的比例。由于氢气燃烧会带来回火、自燃、热声等问题，国内外厂 商开发了多种先进燃烧器以实现掺氢、纯氢燃烧。据氢能促进会公众号研究，国外 方面，GE公司的适用于SAC（单环燃烧室）在全世界约有2600台在运营，可以实现 30%～85%水平的氢混燃烧。安萨尔多开发了“Flamethrower”燃烧室，可实现40% 水平的氢混燃烧。国内方面，华天航空动力深入分析四种主要燃气轮机燃氢燃烧室 设计技术的掺氢范围及优缺点，采用贫燃旋流多点直喷技术方案并应用于HGT-50燃 气轮机，该燃气轮机可广泛应用于掺氢与纯氢燃烧发电；明阳氢燃公司自主研发的 “木星一号”纯氢燃烧室，可实现纯氢燃烧，该技术具有自主知识产权。总体来说国 内厂商尽管在该领域起步较晚，但技术进步速度较快。 示范项目稳步推进，不断积累经验完善技术。燃气轮机运行周期长，根据国际上燃 气轮机开发的成功经验，需要依托用户，建立长期运行的试验验证平台和示范试验 基地，以便在长期示范及验证试验中不断改进完善相关技术。国内已有国电投、杭 汽轮、上海电气等企业开展相关示范项目运行。

舰船动力装置是保证舰船航行能力、机动性和安全的关键要素。据《军用船舰动力 装置技术应用现状及未来趋势展望》（伍赛特，2024），在大、中型的水面舰船中， 目前多采用汽轮机与燃气轮机。核动力装置则主要用于大、中型航空母舰及核潜艇。 联合动力装置是一类重要发展方向，目前多以柴油机或小型燃气轮机作巡航机组， 以大功率的燃气轮机作加速机组，从而提高舰船的经济性及机动性，根据机组搭配 型式的不同，其能运用于多种舰船中。

燃气轮机是继蒸汽机和内燃机后逐步发展的船舰动力装置，具有较多优点。据《舰 用航改燃气轮机技术应用及发展思路》（李敏，2022），燃气轮机具有质量轻、尺 寸小、功率大、起动快等诸多优点。航空发动机技术的进步带动了舰用航改燃气轮 机的迅速发展，目前已广泛应用于航空母舰、驱逐舰、护卫舰、两栖攻击舰和气垫登 陆艇等水面舰船，成为舰船的主要动力装置。20世纪90年代以来，以大型涡扇发动 机 CF6-80C2/E1、RB211和遄达 800 等为基础改型研制出的第 4 代航改燃气轮 机，取得了“可靠性更高、维修性更好、污染更低、功率范围更宽、应用前景更广” 的效果。

航改燃、燃气轮机等技术发展与成本降低，使得燃气轮机在船舰领域产业化方面实 现谱系化、系列化发展。据《舰用航改燃气轮机技术应用及发展思路》（李敏，2022）， 具体可体现为几个特点，一机多用（各国海军装舰使用的燃气轮机主要集中在少数 几个型号，如 TF40B、LM2500、MT30 等）、性能提高（输出功率不断提升）、 系列化发展（由于高门槛，使得舰用燃气轮机集中在几大公司的几个核心型号）。

航改燃当前在国外部分舰艇实现批量化列装。据《舰用航改燃气轮机技术应用及发 展思路》（李敏，2022），航改燃气轮机大多由发展成熟的航空发动机（尤其是民 用航空发动机）改型研制，尽可能地继承了航空发动机母型机的技术和硬件（尤其 核心机部分，基本保持不变），在满足舰用燃气轮机的工作环境和任务要求的前提 下，实现高性能、高可靠性、长寿命和低成本的目标。据《国外舰船航改燃气轮机的 发展特点》（徐智珍，2010），由于舰船航改燃气轮机具有结构紧凑、起动迅速、 重量轻、可靠性高、维护方便和易于更换等突出优势，在 1947 年成功试装后就得 到了舰船工业界的高度重视和大力开发，已广泛地应用在大型驱逐舰、护卫舰、大 型巡洋舰、巡逻艇、潜艇支援船、破冰船、气垫登陆艇与小型航空母舰上。

当前船舰用燃气轮机仍然存在较大改进空间。据《舰用燃气轮机动力装置现存主要 问题及技术发展研究》（伍赛特，2021），燃气轮机虽然有着明显的技术优势，但 是依然存在一定弊端，现有舰用燃气轮机主要存在一些问题，如油耗率较高（现有 的舰用燃气轮机的油耗率通常比中速柴油机的油耗率更高）、舰用燃气轮机的寿命 及翻修周期较短、舰用燃气轮机的倒车及传动装置较复杂等。

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来源：未来智库