关于我国重型燃气轮机维修维护现状的思考
2015-08-26 12:24  · 来源:中国能源网  · 作者:刘志坦  · 责编:卢奇秀

  近几年我国天然气发电装机容量不断增加,装机和发电量占全国总量的比重逐渐增大。2009年天然气发电装机为2403万千瓦,占总装机的2.75%;截止到2014年年底,天然气发电装机为5678万千瓦,占总装机的4%;全国燃气发电企业共有150余家,燃气发电机组600多台(套),其中F级、E级等大中型燃气机组167台(套),4200.6万千瓦,占总装机容量的90%以上。

  燃气轮机发电成本中,燃料费、设备折旧费占主要部分,其中燃料费占86.5%,设备折旧费占8.5%,设备折旧费中的主要部分是热通道部件。热通道部件是燃气轮机的心脏,其工作条件恶劣,对材料、制造工艺要求很高,核心热部件采用单晶、定向结晶、多晶铸造等工艺,科技含量高,是高科技产品。目前国外进口热部件价格较高,燃机电厂很难承受。另外,因热部件铸造工艺复杂,有些厂家制造的热部件质量不够稳定,叶片表面喷涂质量有好有坏,在为期只有一年的质保期过后还能安全运行多长时间,也是电厂所担心的问题,有的部件甚至在质保期过后不久就发生损坏,更加重了电厂经济损失。

  2001年,发改委发布《燃气轮机产业发展和技术引进工作实施意见》,决定用“以市场换技术”的方式,进行技术引进,通过上海汽轮机厂、哈尔滨汽轮机厂、东方汽轮机厂和外企合作生产燃气轮机。

  虽然国内哈汽、上汽、东汽等国内主要汽轮机设备制造厂通过打捆招标方式获得了燃气轮机的生产许可,使燃气轮机生产的国产化率达到70%以上,但是燃机的关键部件制造技术和设计技术掌握在国外公司手中,没有相应的燃机关键部件配件制造技术,也就不具备关键部件的检修、维护能力。到目前为止,全球的重型燃机市场几乎被欧美三大燃气轮机主机制造商垄断,三大主机制造商不仅垄断了新机市场,更垄断了服务市场。国内燃机的调试、检修、维护等工作几乎全部由国外燃机制造企业完成,每年要为此付出非常惊人的费用,维修维护的费用甚至高于设备采购费用。而随着海外燃机制造巨头的加速兼并,中国市场上受国外垄断情况可能会愈发严重。

  国内燃气电厂维修维护服务现状

  1、燃机制造厂(OEM)维修和维护服务模式

  燃气电厂与主机设备制造厂签订的检修和维护合约,常见的有以下几种形式:

  (1)服务式合约(Contractual Service Agreement,简称 CSA)

  该类型合约实质是交钥匙式长期合约。其核心内容包括 :由制造厂派工程师常驻电厂,按燃机运行维护手册指导运行,进行燃烧调试、热通道检查,承担机组大修,同时向电厂提供合格的热通道部件,保证机组的出力和效率。电厂按运行时数付款,或按发电量付款。

  (2)长期维修合同(Long Term Maintenance Contract,简称 LTMC)

  该类型合约实质为督导式长期合约。其核心内容包括 :由电厂按燃机运行维护手册的要求运行维护。制造厂设立项目部,负责燃烧检查、热通道检查和大修的核心工作,同时提供寿命期内可用的热部件以及相关的计划备件。是否派驻厂工程师,按电厂的技术力量强弱而定。电厂按运行时数付款。

  (3)多年维护合约(Multi-Year Maintenance Program,简称 MMP)

  该类型合约实质为菜单式长合约,其核心内容包括:由电厂按燃机运行维护手册要求运行维护,电厂负责燃烧检查、热通道部件检查以及机组大修。燃机备件(热部件及其它计划备件)按计划向制造厂采购,按计划对备件进行维修,按需要请制造厂工程师来厂解决急需的技术问题。电厂按该长期合约所订的热部件享有一定折扣,但按目前电厂的生存环境,电厂仍无法承受。制造厂对热部件提供一年的质保期,一年后热部件能否安全运行的风险由电厂自行承担。

  (4)多年检修和维护服务合约(Outage Management Program,简称 OMP)

  该类型长期合约的核心内容包括 :制造厂对热通道部件提供全寿命期质量保证;制造厂提供的热部件,在原一年质保期后增加了设计寿命期的质量保证;对于进行燃烧调整、处理故障、负责检修、安装技术的指导制造厂提供优惠;长期合约内设调整窗口,可按市场情况、公司策略重新谈判,增加长期合约的灵活性。

  出于对市场高额利润的利益保护的考虑,燃机OEM在中国的合资项目都没有将核心技术带入中国市场。上述几种长期合约,不是价格高,电厂无法承受,就是风险大,加重了电厂营运的困难。

  2、第三方服务商(ISP-Independent Service Provider)维修和维护服务模式

  燃机市场的第三方服务通常指燃机制造厂(OEM)之外的燃机服务公司所提供的服务。第三方服务可以与电厂业主和制造厂有联系,也可以是独立于电厂业主与制造厂之外。引入第三方服务的目的是为了确保服务交易的公平、公正,避免纠纷和欺诈,提高服务质量,降低服务成本。

  目前中国国内重型燃机市场的第三方服务商有南岗公司(依托GE技术)、伍德公司(Wood Group)、沈阳黎明公司等。由于用户认识问题,加之缺乏政府统筹规划,在过去十年里没有真正的大型服务商出现在中国市场。

  到目前为止,国内燃机的调试、检修、维护等工作全部由国外燃气轮机生产销售企业完成,企业每年要为此付出非常惊人的费用,而且维修维护的费用要远远高于设备采购费用。此外一旦国外设备生产销售商停止相应的技术服务,国家和发电企业的利益将受到严重损害。

  国家能源局调研内部资料显示,华东某燃机电厂与GE公司签订的CSA合约于2007年11月生效,据悉,其2008年的CSA年度费用为3600万元。

  某燃机电厂与GE公司签订了MMP合约,虽然可以按优惠价格从GE公司选购备件、部件修理、选择检修指导人员等,但小修仍需约1200万元,中修约5600万元。不仅如此,如果考虑到燃机动静叶、护环、燃料喷嘴等部件经过数次小修后即寿命到期需购买新件,动、静叶在每次返厂修理时都有一定比例的报废率,则每台机组均摊到每年的新件补充费用还需另外增加2200万元。

  某燃机电厂燃机的修理费更加惊人。该电厂与西门子签订了燃机长期维修协议,全年修理费平均为1.2亿元,其中备品备件一般占合同总额的50%~60%,燃烧热通道部件返修费用约占20%~30%,人工费用约占10%~20%。据统计,2011年该电厂的修理费为1.8亿元,其中燃气轮机修理费占电厂修理费比重最大。

  目前,我国面对国外巨头的技术设备垄断尚无良策,只能通过在同类型机组企业间搭建平台,组建燃机共享备件库,在合作电厂之间开展设备与备件的调配服务,提高备件的使用率,以降低企业的成本;而在设备维修方面,国内公司也只能利用CSA续签合同谈判的契机,加入本土检修人员培训的要求,以推动设备维修本土化的进程。

  如何推动燃气轮机维修维护市场健康发展

  1、加强基础研发,打破国外专利封锁

  通用电气、西门子、三菱重工等几家公司通过在该领域长期的研发投入和技术积累,掌握着燃气轮机研发制造的核心技术,并进行了相关专利布局。

  国家知识产权局2013年发布的《燃气轮机行业专利分析报告》中指出:截至2013年5月17日,全球关于重型燃气轮机的专利申请共计48197件。燃气轮机领域全球专利申请量排名前10的申请者中,有2家美国公司、4家日本公司、2家法国公司、1家德国公司和1家英国公司,其中,通用电气、美联航空以及三菱重工位列前三。而在燃气轮机在华专利申请人排名中,通用电气以1792件专利申请位居首位,远远超过以502件专利申请位居第二的西门子公司。排名前十的在华专利申请者中,国外企业专利申请占据明显优势,国内仅北京航空航天大学、中国科学院工程热物理研究所和沈阳黎明航空发动机有限责任公司进入前10,分列第七、九和十位,且前10名的申请人中,仅有1家国内企业。我国企业与外方合资,中方主要从事组装业务,从事研发活动较少,而国外企业不但坚持不转让技术,甚至连关键部件的生产也不愿在中国进行,故我国四大燃气轮机厂的专利申请数量不多。虽然目前燃气轮机国产化率正逐步增加,但我国燃气轮机产业的整体技术现状仍处于落后于人的尴尬局面。

  长期以来,世界发达国家一直把燃气轮机作为战略性产业,投入巨资研制和开发燃气轮机新产品、新技术。面对经济全球化、国外企业垄断燃气轮机市场的状况,我国对燃气轮机产业的技术引进、消化、吸收、再创新等也非常重视。

  因此,要想摆脱受制于人的局面,国内企业需要加大研发投入,攻克核心技术,全面提高产品的国际竞争力,逐步打破国外巨头的专利封锁,这才是打破国际巨头垄断燃气轮机维修维修市场的根本。

  2、探索与国外燃机制造企业深度合作

  目前制约国内燃机制造企业发展的因素主要有以下几个方面:一是市场需求波动太大,企业难以稳定积累和持续发展。二是竞争过于惨烈,布局分散、竞争残酷的制造企业无法积累和投入,这就需要买卖双方更加理性。三是燃机领域的技术进步很快,国内企业的消化和积累无法跟上国际巨头的节奏,只能不断引进和升级技术,被迫与国际巨头保持技术代差。

  要打破国际巨头垄断燃气轮机维修维修市场,当务之急是加强与国外燃机制造企业合作,探索深度合作模式,取得更多的知识产权。2014年,上海电气收购了意大利安萨尔多能源公司40%股权,成为其第一大产业股东,双方还在上海成立合资公司,进行新燃机的研发和亚太地区的销售和服务。意大利拥有全球最领先的试验设施,安萨尔多能源公司以F级、E级、6F级重型燃机为主流产品,曾获得世界上第一个燃气轮机专利授权。收购案完成后,安萨尔多成为上海电气的重要子公司,其燃机技术也就成为了上海电气的燃机技术。

  3、引入竞争,推动第三方服务商模式发展

  鉴于中国燃机市场发展前景广阔,以及燃机OEM商因垄断获利丰厚,一些国外知名的燃机维修维护第三方服务商也正在积极进入中国市场。如苏尔寿、伍德等主要第三方服务公司也期望与本地有实力的电力运营商合作,建立本地维修能力,服务本地电力企业,降低运营成本,共同开展相关业务,达到双赢的效果。国内的市场资源与国外的专业技术相结合,具有很好的互补优势,可以逐步打破服务垄断的格局。

  欧美发达市场的部分燃气电厂就是通过选择主机制造商以外的燃机服务公司签定长期服务合约,寻求主机制造商以外的技术支撑,如此便可以与主机制造商形成竞争态势。更重要的是,可以通过有经验的燃机服务公司,优化运行和维修方式,特别是优化部件结构,还可以找到其它的部件供应商和修理商,从而真正地降低运行成本。2014年,中国华电与瑞士苏尔寿公司合资成立了华瑞燃机服务有限公司,从事燃机现场服务、部件修理及核心部件新件供应业务,打破了目前国内燃机检修市场由外企垄断的格局,有利于促进我国燃机发电产业可持续发展。

  4、改变观念,积极探索维修维护模式

  由于国内燃气电厂传统的运营及管理模式,使得管理者技术不专业、观念保守,在选择燃机维修维修方式方面具有很大的局限性。管理者为规避技术风险、责任风险,宁愿付出高昂的维修维修费用。正是这种落后的管理思维的存在,使得燃机制造商得以垄断绝大部分服务市场。

  (作者系国电科学技术研究院燃机研究所所长、高级工程师)

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