太行‘芯’的華麗轉身！中國技術如何破解海上孤島供電困局？

近日據光明網報道，中國燃氣輪機應用取得重大突破。航發下屬燃機部門與瀚辰精英公司簽署協議，將為馬來西亞國家石油公司的賽帕特（Sepat）項目采油船提供5臺太行7燃氣輪機。這是國產燃氣輪機首次進入高端一體化采油船市場，標志著中國在海洋能源極端工況核心動力裝備上取得新突破。

太行7屬于輕型航改燃氣輪機，它的技術基礎是人們熟悉的“太行”航空發動機，也就是渦扇-10。渦扇10支撐了殲-10C、殲-16、殲-20等主力機型的大規模生產、裝備和形成戰斗力，為更先進的渦扇-15、渦扇-20積累了經驗和技術基礎。

如今，它的技術已經非常成熟，可以用來衍生改造一些多用途的型號了。在太行技術上改造的這種燃氣輪機，輸出功率可以達到7.2兆瓦，低排放輸出功率達到6兆瓦。它的一個重要特點是可以采用多種燃料，不但能夠使用天然氣，還能使用天然氣、柴油/石油伴生氣，這就為油氣行業應用創造了條件。具備快速切換能力。

海上油氣平臺是用來開采能源的，它自身的運行也需要大量電力。海上鉆井平臺、特別是現代化的深海鉆采平臺電力需求非常龐大，通常達到數十兆瓦。因為遠離電網，油氣平臺一般要自備發電機。油氣平臺自身不具備煉化能力，如果采用常規的活塞發動機，就要從岸上運來汽油或者柴油。這就形成了一種悖論。如果能夠用開采出來的能源直接發電，就可以大大簡化平臺供電。

我們經常能夠在鉆井平臺上看到一個明亮的火炬，它所點燃的就是開采過程中產生的雜氣。包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷，原油伴生的天然氣，等等。如果管道設施不完善或氣壓不穩定，這些氣體就無法利用，只能直接燒掉。否則排入大氣會有一定的毒害。要是能把這類氣體當作燃料來發電，那就一舉兩得了。這就是燃氣輪機發揮作用的地方。

其實在多數情況下，內燃機更適合用火炬氣來發電，它對雜氣的適應能力更好。但在某些情況下，內燃機是不太適用的。比如平臺上空間狹窄，需要發電設備結構非常緊湊。而且人手不足，騰不出力量來專門維護內燃機。更重要的是，如果當地油田出產的天然氣流量穩定、雜質更少，那么燃氣輪機就會比內燃機更具備優勢。

本次瀚辰精英公司中標的馬來西亞國家石油公司項目就是典型的狹窄空間平臺。賽帕特是一個典型的“邊際油田”，可采儲量只有幾千萬桶，甚至不值得為它修建鉆井平臺。所以中國承包商采用了海上浮式生產儲油船方案。在這樣一條船上，發電設施的占地和占用的人手是越少越好。這就給太行7提供了一展身手的機會。

除了海上平臺，輕型燃氣輪機還能作為分布式能源、應急與調峰等發揮作用。它的優點是啟動快，幾分鐘就能并網發電。在電網發生故障，或者突發用電高峰的情況下，輕型燃氣輪機可以迅速發揮作用。

除了發電，燃氣輪機相比內燃機還有另外一個用處，那就是直接驅動設備，這有點類似于直升機或者渦槳發動機上的應用了。燃氣輪機可以驅動天然氣長輸管道的壓縮機站和增壓站，可以在石油化工、煉化企業中，驅動大型壓縮機、泵組等關鍵設備。

在這個問題上，燃氣輪機有絕對優勢，它的轉速與大功率離心壓縮機幾乎是完美匹配，甚至不需要齒輪箱來變速，可以直接驅動壓縮機轉子。而且燃氣輪機的功率重量比和功率體積比遠超內燃機。不要說7兆瓦這種小功率設備，30兆瓦的燃氣輪機模塊也只需要一架貨機就可以送到現場，極大地節省了運輸、基礎和廠房建造費用。

燃氣輪機是純粹的旋轉運動，振動極小。這對于高速、精密的離心壓縮機軸承和密封系統至關重要，能大幅提高機組可靠性和壽命。而且燃氣輪機核心機大修間隔可以長達3-5萬個小時，對于需要連續不間斷運行的管道增壓任務，是最好的選擇。

俄羅斯雖然有航空發動機的生產能力，但因為自身放棄了燃氣輪機的研發，導致被西方卡脖子，在天然氣出口問題上遇到了很大困難。如今甚至不得不從伊朗進口老款燃氣輪機。而中國正處在燃氣輪機國產化的進程中，這次出口的太行7雖然不用于管網增壓，但體現了技術潛力。

今后，我們或許可以看到更大功率的航發核心機改造成為燃氣輪機。就像著名的美國LM2500燃氣輪機來源于TF39 / CF6系列大涵道比航空渦扇發動機那樣。渦扇15、20能改造出什么樣的燃氣輪機，值得人們期待。