기본 개념
"Gas Turbine Vocabulary"(GB/T 15135-2018)에 따르면 가스 터빈은 열 에너지를 기계적 작업으로 변환하는 연속 흐름 회전 기계(단일 기계)를 의미하며 압축기, 가열 장비 등을 포함합니다. 작동 유체(예: 연소실), 터빈, 제어 시스템 및 보조 장비.
일반적으로 가스 터빈 또는 터빈, 산업용 가스 엔진으로 불리는 산업용 가스 터빈 엔진은 본질적으로 항공 터빈 가스 엔진(항공 엔진이라고 함)과 동일하지만 적용 시나리오는 약간 다릅니다. 고압 가스를 연소실로 압축하고 화학 에너지의 반응을 통해 화학 에너지를 터빈(터빈의 음역)을 통해 기계적인 일로 변환합니다.
에너지 변환 장치로서 가스 터빈은 하늘을 날 때 항공 등유를 프로펠러의 기계적 에너지로 변환하는 항공기 엔진입니다. 지상에서 사용되는 가스 터빈은 천연 가스와 오일을 발전기의 기계적 에너지로 변환합니다.
증기 터빈, 내연기관, 가스터빈은 군함에 사용하기 위해 처음 개발되었습니다. 증기터빈은 제1차 세계대전 이전에 사용되었고, 내연기관은 제1차 세계대전과 제2차 세계대전 중에 사용되었으며, 군함용 가스터빈은 제2차 세계대전 이후에 개발되었습니다. 항공기 엔진을 개조한 것으로 주로 대형 선박에 사용되었습니다.
가스 터빈에는 다음과 같은 몇 가지 특성이 있습니다.
첫째, 이론적 에너지 변환 효율은 88%에 도달할 수 있으며, 이는 현재까지 세계에서 가장 높은 에너지 변환 효율을 갖는 장치입니다. 연료전지는 90%의 변환효율을 달성할 수 있다고 알려져 있으나 아직 완전히 상용화되지는 않았다. 연소 엔진의 이론적 에너지 변환 효율은 88%이며, 이는 수십 년 동안 테스트되었습니다.
둘째, 가스터빈의 연소온도는 상대적으로 높고, 유해가스의 배출은 상대적으로 낮다.
셋째, 전력밀도가 상대적으로 크다. 컨테이너 크기의 단일 기계는 구축함에 에너지를 공급할 수 있습니다. 기본적으로 두 개의 컨테이너로 카운티의 민간 전기에 충분합니다. 증기터빈은 디젤엔진, 10메가와트 이상의 용량을 갖는 내연기관 등 매우 크며, 이는 기본적으로 무게가 수천 톤, 높이가 수십 미터에 달하는 대형 장치이다.
넷째, 가스터빈은 내연기관과 달리 스트로크 방식으로 4스트로크마다 한 번씩 작업이 이루어진다. 가스 터빈은 지속적으로 작동하며 터빈은 소용돌이 선입니다. 화학에너지를 열에너지와 기계에너지로 변환시켜 에너지 변환 효율이 가장 높은 열기관 장치입니다.
1970년대에 가스 터빈이 미국 석유 산업에 도입되면서 산업용 가스 터빈이 탄생했습니다. 항공기 엔진은 상대적으로 높은 성능을 요구하고, 상대적으로 정교하며, 상대적으로 수명이 짧습니다. 산업용 엔진은 무게를 줄일 필요가 없고 매우 견고하게 만들어졌으며 비교적 긴 수명이 필요합니다. 1980년대쯤 천연가스의 개발과 함께 전력산업에 진출하게 되었다.
2차 세계대전 이후 미국의 기술 수준은 그리 높지 않았다. 최초의 인수는 유럽 회전 장비의 중심지인 이탈리아 기업이었습니다. 대표적인 영국 기업은 항공기 엔진을 만드는 롤스로이스다. 일반적으로 항공기 엔진을 만드는 회사는 가스터빈을 만듭니다. 독일의 Siemens는 유럽 전역에서 인수되었으며, Rolls-Royce의 항공기 개조도 인수했습니다. 러시아의 가스터빈은 주로 우크라이나와 협력하고 있다. 디자인은 모두 러시아에 있으며 일부 제조 기지는 우크라이나 마리우폴에 있습니다.
최근 수십 년 동안 일본의 미쓰비시만이 진정한 대형 가스터빈을 개발했고, 가와사키는 더 작은 가스터빈을 개발했기 때문에 여전히 일정한 한계점이 있습니다. 중소형 가스터빈은 주로 GE, 특히 군용으로 사용된다. 주류 구축함은 대부분 LM-2500 모델인 GE입니다. Siemens는 영국 링컨에서 용량이 15MW 미만인 소형 가스 터빈 중 일부와 스웨덴 핀스퐁에서 일부를 인수했습니다. 소형 가스터빈 부문 최고의 기업은 미국 솔라(Solar)다. 이 회사는 고객과 매우 가깝고 15MW 미만 용량의 소형 가스터빈 분야에서 전 세계 시장 점유율 1위를 차지하고 있다.
분류
구조적 형태와 출력에 따라 가스터빈은 소형, 경량, 대형의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 그 중 마이크로 및 경량 가스 터빈은 항공기 엔진("항공-가스"라고도 함)을 개조할 수 있으며 일반적으로 출력이 50MW 이내이며 산업용 발전, 선박 전력, 파이프라인 부스팅, 탱크 등에 사용할 수 있습니다. 기관차, 분산 발전 및 열병합 발전. 대형 가스터빈은 출력이 50MW 이상으로 주로 도시 전력망 등 육상의 고정형 발전기로 사용된다.
대형 가스 엔진은 일반적으로 온도에 따라 분류됩니다. 클래스 E, F, G 및 H는 서로 다른 연소 온도에 해당합니다. 공학적 관점에서는 합금의 내열 성능을 기준으로 분류하는 것이 더 바람직합니다.
중국에서는 기본적으로 소형 가스터빈이다. 소형 가스터빈은 일반적으로 구조에 따라 1축, 2축, 3축, 항공기 개조, 산업용으로 분류되며 소형 가스터빈의 온도는 대형 가스 터빈에 비해 그리 높지 않기 때문에 온도에 따라 분류되는 경우는 거의 없습니다. 터빈. 전력 수준이 30메가와트 미만인 것은 실제로는 등축 결정, 즉 E등급입니다. 이는 절대적인 것은 아니며, 좀 더 발전된 것들은 F등급에 이르렀습니다. E등급은 1995년 중국에서 시험 생산됐다. 약 50MW는 크리스털 지향 F등급에 해당하는 것으로 추정된다. 중국은 2005년에 시험생산을 했고, 이제 우리는 이 모든 재료를 보유하게 되었습니다. 가장 진보된 가스터빈은 H급에 도달했고, 이제 우리는 2세대 단결정을 갖게 되었습니다.
일반적으로 1MW 미만의 터빈을 마이크로 가스터빈이라고 합니다. 실제로 해외의 마이크로 가스터빈은 온도가 낮기 때문에 이렇게 좋은 합금을 사용하지 않습니다. 그들은 일부 특수강을 사용하고 등축 결정을 거의 사용하지 않습니다. 15MW 정도의 터빈은 주로 등축 결정을 사용하는 소형 가스 터빈이라고 합니다. 해외에도 특수강을 사용하는 특수업체도 있는데, 코팅이 유난히 좋기 때문에 더 좋게 만들어지더군요. 중소형 30~50MW는 일반적으로 보다 방향성 있는 결정, 즉 F등급을 사용합니다. 대형에는 국내 브랜드인 1세대, 2세대 단결정을 사용합니다.
중소형 및 마이크로 가스터빈은 주로 분산발전과 열병합발전에 사용됩니다. 30MW 이하와 15MW 이하의 전력은 쓰촨성에서 주로 사용되고, 7MW 이하의 전력은 충칭에서 주로 사용된다. 이는 산업단지의 규모와 관련이 있다. 30MW 정도는 장쑤성에서 주로 사용되고, 50MW~100MW는 광동성 산업단지에서 주로 분산형 전력이나 열병합 발전용으로 사용된다. 100MW 이상의 전력은 기본적으로 대규모 전력망 피크 조절이나 기본 부하 발전소로 사용됩니다. 석유 및 가스 산업은 기본적으로 작은 것을 사용합니다. 상류 광산업에서는 7MW와 15MW가 주로 사용되고, 중류 파이프라인 수송은 주로 15MW와 30MW를 사용한다.
30MW 미만의 가스터빈 설계 시스템은 상대적으로 성숙했고, 공정 재료 시스템도 상대적으로 성숙했다. OBT의 수율은 85%에 달할 수 있다. 산업용 가스터빈은 여전히 경제성, 기술 및 경제성 평가 또는 비용 성능에 중점을 두어야 하며 주요 평가 지표는 수율입니다.
중대형 가스터빈의 경우 당사(국내)의 설계 시스템에는 설계 소프트웨어, 설계 사양, 일부 자재 및 공정에 대한 데이터베이스 축적이 거의 없어 이 설계 시스템이 성숙하지 못하고 수율도 높지 않습니다. . F 수준 또는 지향성 결정은 분수령입니다. Oriented Crystal 아래에는 여전히 국제 대회에 참가할 수 있는 자신감이 있습니다. 위 방향의 결정, 산업 수준에서는 여전히 일정한 격차가 있습니다. 이 영역은 국가대표팀에 넘겨진다. 여러 중앙 기업이 기본적인 연구 개발을 수행하고 있으며 기본 재료 및 기본 프로세스에 대한 투자가 엄청납니다.
산업 체인
우리나라 가스 터빈 산업 체인의 상류에는 고온 합금, 티타늄 합금, 복합 재료, 알루미늄 합금 및 일반 철강 제조업체에는 Gangyan Gaona, Fushun Special Steel, Baoti Group 등이 포함됩니다. 중류 부품 및 구성 요소 링크에는, 터빈 블레이드, 샤프트 및 기타 부품을 만들기 위해 재료를 주조, 단조하거나 기타 공정을 수행합니다. 블레이드 및 기타 부품은 주조 공정으로 형성됩니다. 국내 주요 주단조 제조업체로는 Yingliu Co., Ltd., Wanze Co., Ltd., Tunan Co., Ltd. 등이 있습니다. 이후 하류 전체 기계 제조업체는 다양한 부품을 전체 기계로 조립합니다. 주요 제조업체로는 AECC, Shanghai Electric, Helan Turbine, Harbin Electric 등이 있습니다.
상류 산업, 특히 고온 합금, 고온 티타늄 합금, 차열 코팅, 첨단 세라믹 복합 재료 등의 제품은 국방 산업과 고급 장비 제조를 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다. 국내 가스터빈은 주로 발전용으로 사용되며, 소수는 물주입, 공기흡입, 유전 및 가스전의 가압, 선박 및 탱크 동력용으로 사용된다. 분산 발전, 열병합 발전, 천연가스 파이프라인 운송, 선박 추진 및 기계적 구동에 중점을 두고 있습니다. 측면. 우리나라의 가스터빈은 분산형 에너지 공급, 가압 스테이션, 산업용 발전 및 기타 분야에서 거대한 잠재 시장을 갖고 있으며 정책은 산업의 급속한 발전을 지원합니다. "서동 가스 전송", "서동 송전", "남북 물 전환"과 같은 우리나라의 현재 대규모 프로젝트와 우리나라 조선 산업의 급속한 발전 이로 인해 우리나라의 가스터빈 수요가 급격히 증가했습니다.
산업정책
14차 5개년 계획의 현대적 에너지 시스템 역시 가스터빈을 핵심핵심기술로 명시하고 있으며 기본적으로 원자력에너지, 신전력시스템, 에너지저장, 수소에너지와 동등한 수준에 있다.
State Power Investment Corporation은 두 가지 특별 프로젝트를 수행했는데, 그 중 하나는 수소 혼합 가스 터빈을 포함한 대형 가스 터빈에 대한 주요 프로젝트입니다. 순수 수소 발전소는 내몽고에 건설되었지만 아직 가동되지는 않았습니다. 징먼 발전소는 15%를 혼합했습니다. Harbin Electric과 Guangdong Energy Group인 Guangdong Electric Group은 Daya Bay에서 수소 혼합 프로젝트를 수행했으며 Hangzhou Steam Turbine과 Siemens는 Zhoushan에서 수소 혼합 프로젝트를 수행했습니다.
가스 터빈은 서-동 가스 파이프라인과 해양 석유 플랫폼에서 널리 사용됩니다. CNOOC도 군사 관련 기업으로 미국의 제재를 받아 공급 중단 위험에 직면해 있다. 러시아-우크라이나 전쟁 당시 러시아가 구매한 지멘스 가스터빈이 수리를 위해 캐나다로 보내졌을 때 억류되어 에너지 안보에 영향을 미쳤습니다. 현지화는 가능한 한 빨리 수행되어야 합니다.
시장 공간
2022년 우리나라 가스터빈 생산량은 405억6300만kW, 수요는 약 679억8600만kW가 될 것으로 예상된다.
통계에 따르면 2022년 우리나라 가스터빈 시장 규모는 616억6900만 위안에 달했고 그 중 마이크로 가스터빈 시장 규모는 8억9300만 위안, 경형 가스터빈 시장 규모는 565억6900만 위안, 시장 규모는 565억6900만 위안에 달했다. 대형 가스터빈의 가격은 42억 7천만 위안입니다.
우리나라는 이제 경형 가스터빈(전력 50MW 이하)을 독자적으로 생산할 수 있는 능력을 갖추고 저가형은 수출도 가능하지만, 중형 가스터빈(50MW 이상)은 여전히 기본적으로 수입에 의존하고 있으며, 핵심기술은 기본적으로 미국 GE, 일본 미쓰비시, 독일 지멘스 등 해외 제조사들이 독점하고 있다. 국내 시장에서는 '목이 막힐' 위험이 있다. 관세청 자료에 따르면 2022년 가스터빈 수입액은 41억6100만달러, 수출액은 7억3500만달러에 달할 것으로 예상된다.
