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  • 中科合肥微小型燃氣輪機研究院有限責任公司
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    燃氣輪機:艱難國產化之路

     

      利潤豐厚的中國燃氣輪機市場讓三大外企主機制造商賺得“盆滿缽滿”。遍布荊棘的國產化道路折射出的是中國精密制造業的致命缺陷。

      2012年,一條并不起眼的新聞引爆了國際燃氣輪機市場。三菱重工宣布該公司的J型燃氣輪機在試運行過程中實現了高達1600℃的進氣溫度。新的燃氣輪機能夠承受的進氣溫度比1500℃的G型燃氣輪機還要高100℃。
      一般而言,燃氣輪機的進氣溫度越高,熱效率就越高。1600℃級的J型燃氣輪機的額定輸出功率已經達到320 MW(基于ISO),在燃氣輪機聯合循環(GTCC)發電應用中可以達到460 MW,總熱效率已確認超過60%。
      在以溫度定型的燃氣輪機領域,J型燃氣輪機絕對是處于金字塔頂尖的唯一存在。因為無論是西門子還是通用電氣(以下簡稱GE),他們目前實現的最高溫度都是1500℃。
      如同燃氣輪機提供的強勁動力,三菱、GE和西門子在中國燃氣輪機市場上的表現也足夠強勁。三家公司幾乎壟斷了全部的燃氣輪機市場(加上并購公司的份額)。這個被稱為制造業“皇冠上的明珠”的設備給三大公司帶來了巨大的利潤。
      2001年,發改委發布《燃氣輪機產業發展和技術引進工作實施意見》,決定以市場換取技術的方式,進行技術引進,通過上海汽輪機廠、哈爾濱汽輪機廠、東方汽輪機廠和外企合作生產燃氣輪機及聯合循環技術。
      但現在的事實是,國內燃氣輪機市場完全由外企把持。正在商業運行的機組中,幾乎沒有一臺完全自主生產的國產燃氣輪機。
      三大燃氣輪機主機制造商對于中國市場的壟斷已經形成。在深究其背后的原因的時候,我們不難發現,三大主機制造商不僅壟斷了新機市場,更壟斷了服務市場。而三家中國公司在“市場換技術”的十年里,并沒有大的突破,除了技術難度和外企封鎖等原因,更重要的是企業人才培養的斷層和流失。而隨著海外燃機制造巨頭的加速兼并,中國市場上的外國壟斷甚至可能會愈發嚴重。
      根據中電聯的數據,截至2013年底,我國天然氣發裝機容量已達4668萬千瓦,發電量1143億千瓦時,暫時超過核電成為我國第四大電源。
      對于天然氣發電的利好政策也在不斷出現。4月1日起,我國天然氣價格正式并軌。各省增量氣最高門站價格每立方米下降0.44元,存量氣最高門站價格每立方米上調0.04元,這也是我國價格改革中,首次大幅下調天然氣價格。
      今年1月,發改委更是明確發文,要求按照天然氣發電成本、社會效益和用戶承受能力確定對天然氣發電實行差別化上網電價機制,具備條件的地區天然氣發電可以通過市場競爭或電力用戶協商確定電價,建立氣電價格聯動機制。
      在原料價和上網電價機制確定之后,天然氣發電廠的利潤高低無疑聚焦在了設備成本上。燃氣輪機作為占比最大的核心主設備更是重中之重。要知道,僅燃氣輪機(不包括其他設備)的購買成本就占到一個天然氣發電項目總投資的四分之一。
      外企的壟斷給天然氣發電發展帶來的制造業利好蒙上了一層尷尬的陰影。一位燃氣發電的工作人員發出這樣的疑問:“美國天然氣發電拉動的是GE公司的產值,中國天然氣發電又能讓哪個國產公司獲益最大?”
      壟斷高價
      從2008年開始,我國三次捆綁招標引進的20多臺9FA型燃氣輪機機組中,壓氣機先后發生葉片裂紋或斷裂故障,這些故障嚴重威脅機組安全運行,給電廠帶來巨大損失。
      “幾乎每臺機器都出事了。”國內一家企業中負責燃氣輪機談判的管理人員對《能源》雜志記者說,“這屬于9FA壓氣機設計的缺陷。但是GE對此沒有進行專門的賠付。”
      這可以說是海外主機制造商在國內對業主強勢的一個縮影。實際上,這種強勢幾乎無處不在。從新機的購買到機器的現場服務,海外主機制造商都處于主導地位。
      “國內的主機廠商的能力差到什么程度?在一次新建項目的主設備招標中。上海電氣、東方電氣和哈爾濱電氣都來投標。輪到哈爾濱電氣,談到燃氣輪機的時候,他們負責談判的人就說,燃氣輪機我們談不了,得讓GE公司的人來談。”
      “市場換技術”的初衷是通過和海外主機制造商的合作,讓國內主機制造商通過生產組裝和技術轉讓等手段,盡可能縮短與海外主機制造商之間的技術差距。
      事與愿違,國內主機制造商在與外企的合作中,逐漸成為純粹的組裝和銷售。“國內主機制造廠現在就是組裝之后賣機組。但是它經濟效益非常好,為什么還要不斷的投入大量資金搞科研攻關呢?”蘇州工業園區藍天熱電廠的一位工程師告訴《能源》雜志記者,“這些主機制造商都是國企,要養很多人,有這種賺錢又快又多的方法,很難再有動力。”
      不過,對于新機組制造的壟斷實際上并不能為海外主機制造商帶來豐厚的暴利。“國內企業購買新機的價格和國外差別不會很大。如果一家外國的燃氣電廠下了訂單,從下訂單之后,主機制造商就要根據國際市場上的金屬價格、材料價格、勞動力價格和匯率情況,決定這臺機器在哪里生產。”美國米氏工業公司中國代理總經理涂恩霽對《能源》雜志記者說,“所以實際上新機的價格波動比較大。國內企業的訂單可能比國外貴,也可能便宜。國內外市場價格差真正比較大的是服務價格。”
      國內的發電企業在購買海外主機制造商的新機之后,一般都會繼續購買主機制造商的設備維修服務的合同。例如,西門子提供的就是“長期計劃合約”(LONG TERM PROGRAMS),而GE公司則稱此類合同為CSA(CONTRACTUAL SERVICE AGREEMENT)。盡管名稱不盡相同,但是其主要內容都是由主機制造商在一個較長的時間內負責燃機的檢修、備件、修理、運行維護指導等工作。
      “現在的長協基本是按照EOH(運行當量小時)來計算,換算出來大約在10年左右。”中電投鄭州燃氣發電公司計劃運營部主任李紅濤對《能源》雜志記者說,“現在外國公司(主機制造商)提供的長協價格基本和一臺新機差不多。”
      以中電投鄭州燃氣電廠為例,目前機組運行時間是8年,到明年為止是第一個大修周期。而這第一個大修周期服務合同的價格超過5000萬歐元,而兩臺燃氣輪機級組的價格在2007年大約是5億人民幣。
      同樣是這家電廠,到目前為止的計劃外維修費用是188萬歐元,預計到明年大修周期結束,至少要支付總計超過300萬歐元的額外維修費用。以4月20日調整后的電價測算,這家天然氣電廠的度電邊際利潤不到5分錢,去年發電17億度,也就是每年發電利潤的近半數需要用來支付服務合同。
      “很多電廠的額外維修費用實際上是可以避免的。外企在國內簽的服務合同在很多細節上與在國外簽的不同。許多備件按照國際慣例是主機廠支付的,也都寫進了額外的費用中。”據知情人透露,“類似這樣的條款絕對不止一條。”
      為什么不嘗試和已經在國外得到普及的第三方服務公司簽約呢?面對這個問題,無論是國有企業下屬的電廠還是民營企業下屬的電廠,給出的答案都出奇的一致。“這涉及到一個管理責任的問題。用主機商進口的設備最保險。這個最保險不是說服務最好,而是出了事故的時候,責任最小。否則用了第三方服務商,一旦出了事故,選擇第三方服務的決策人就要承擔責任。選擇了主機商,就沒有責任。”
      正是這種管理思維的存在,才讓外企得以壟斷服務市場。這樣做的結果就是價格遠高于國外的服務價格。據了解,在華電儀征項目中,西門子第一輪長協報價為4800萬歐元。在一家海外第三方服務商介入談判之后,西門子主動降價到4200萬歐元。最終,西門子的報價是2800萬歐元,依然沒有拿到這個服務合同。
      這樣的例子只存在于個案當中,華電集團是國內發電公司中少有的在燃氣電廠推廣國外第三方服務商的企業。面對高額的利潤,國有主機制造商也想涉足這一市場。2011年,上海電氣成立了電站服務公司。目標就是瞄準被外企壟斷的高利潤服務市場。公司成立之后,上海電氣與西門子協商,希望以后新增的服務全部由電站服務公司來完成,而不是西門子,不過并未能夠如愿。
      “我們和上海電氣都合作過,它們有多少的服務能力我們都很清楚。實際上不僅是上海電氣,東方電氣和哈爾濱電氣自身的服務能力都非常有限。”服務能力只是技術水平的一個方面。但“市場換技術”超過10年時間,國內主機制造商甚至在維修商都無法完全獨立自主。這反映的是本土企業在國產化方面的困境。
      艱難國產化
      由于燃氣輪機的應用不止于商業領域,其在軍事領域的應用更為關鍵,是制造飛機和軍艦的核心。因此,燃氣輪機的自主研發工作也一直在推進。
      海軍艦艇曾引進LM-2500燃氣輪機,還與普惠公司達成協議,聯合生產FT-8艦用燃氣輪機。引進燃氣輪機雖然解決了新型艦艇的燃眉之急,但卻存在潛在的政治問題。1989年之后,隨著美國及其盟國對中國實行禁運,中國無法繼續引進LM-2500燃氣輪機,FT-8項目也被迫中止。
      上世紀90年代,中國開始從烏克蘭引進UGT-25000燃氣輪機及相關技術。在引進UGT-25000燃氣輪機的同時,中國也展開了系統國產化工作。首臺國產化UGT-25000燃氣輪機于2004年完成試制,國產化率達到60%以上,此后,中國又開展了第二階段國產化工作,主要將國產化率提高到95%以上,基本實現材料、工藝等國產化,這個階段的工作于2011年基本完成。中國國產化的UGT-25000燃氣輪機被稱為QC-280,應用于052等水面艦艇上。
      目前自主開發的燃氣輪機研究,主要運用于軍事工業,也只是處于起步階段。中航工業和703研究所研發的商用燃氣輪機尚處于試驗階段,并未投入實際商業應用。而高等院校對于燃氣輪機的自主研發,除了在收購部分外國企業之外,也沒有實質性進展。
      “市場換技術”的三家國產主機制造商曾被寄予厚望。我國“十一五”確立了消化吸收燃氣輪機動力裝置引進技術、形成年產400萬千瓦聯合循環機組生產能力、燃氣輪機動力裝置的國產化率達60%以上的目標。
      在本土主機制造商的匯報中,60%按期完成。但據知情人透露,60%包含了本土主機制造商從國外進口的設備。實際本土生產的國產化率要低于這一水平。
      這其中除了有上文中提到的主觀因素。也和外國公司在技術轉讓、合作等領域沒有100%投入密切相關。
      在第二批打捆招標中,由于設備硬性指標不符合國內業主要求等原因,三菱公司失去了大批訂單。
      這之后,三菱迅速調整了在中國的策略,放棄了國內備受詬病的長協。和東方電氣合資成立了一家專門從事燃氣服務的公司。
      “日本人太了解中國人了,對中國人心理把握的很好。知道大家不喜歡長協,就主動不做長協。成為三家外企中服務最好,用戶抱怨最少的公司。”李紅濤說,“實際上在合資公司里,管理層都是日本人,中國人沒有發言權,也沒有把核心技術轉移到合資公司,核心備件還是日本企業生產。這個公司只能做到涂層,現在可能可以做一些熱通道部件的小修。但是大修還是要送回日本維修。”
      類似的技術規避并非個例。據一位電廠工程師透露,一家外國公司在中修期間,在設備外拉上一塊布,擋住業主看到機器內部的構造和維修過程。“后來我在房頂上按了一個攝像頭,垂直拍下他們操作的過程。之后我們研究視頻,能做到拆開,起碼知道里面什么東西壞了,不用每次都把一個機器拉走讓他們修。”這個工程師笑著對記者說。
      2014年5月8日,上海電氣和意大利安薩爾多公司簽署一系列協議,上海電氣計劃出資4億歐元參股后者40%股權。
      據《能源》雜志記者了解,在上海電氣收購安薩爾多公司之后,上海電氣與西門子在燃氣輪機方面的合作已經正式結束。本刊記者就此消息向西門子公司求證,截至本文發表時,西門子公司尚未給出肯定或否定的回答。
      與西門子合作這十幾年時間里,上海電氣到底掌握了多少燃氣輪機的技術我們不得而知,西門子對于服務市場的堅決掌握對上海電氣選擇安薩爾多放棄西門子有多大的推動作用也都只是猜測。但從收購過程看,上海電氣的決心可以說是十分明顯。
      從2013年下半年上海電氣流露出對安薩爾多的收購意向,到2014年5月簽署協議。上海電氣花費不到1年時間完成了這筆收購,盡管由羅斯柴爾德的一家咨詢公司負責協調方案。但這樣的跨國并購速度也堪稱神速。
      從技術流派來說,安薩爾多作為西門子的授權生產企業,具備西門子燃氣輪機生產能力。體現了上海電氣繼續引進燃氣輪機技術的決心。
      但是問題在于,西門子和安薩爾多的知識產權協議今年就要到期,也就意味著合作結束?,F在雙方各執一詞,都堅稱自己的團隊是過去西門子燃氣輪機的研發團隊。在供應鏈方面,西門子和安薩爾多合作結束之后供應商的歸屬也并不清晰。而且安薩爾多的服務團隊是和西門子合作之后收購的企業,并且之前服務的是GE的機型。
      “這些都屬于隱形的風險。對于上海電氣來說每一個問題都可能會影響到他技術的引進和吸收。”涂恩霽說。在此之前,韓國和歐洲的企業都對安薩爾多提出收購要約,但由于要求100%控股,最終未能實現。
      從西門子到安薩爾多,盡管技術流派沒有天差地別,但我們也能看到國產企業在吸收技術上的窘迫。如果屈從于強勢的外企主機制造商,不僅不能吸收核心技術,更是要錯失燃氣輪機巨大的利潤;而一旦在技術轉讓上表現強勢,則會遭到諸多阻力。最終被迫更換合作伙伴,在持股比例上還不能夠做到控股股權。
      人才難題
      “技術是跟人走的,沒有人就肯定不會有技術。”采訪中,這句話被不同的人反復提及。這句話背后的意思,是目前國內有關燃氣輪機人才極度匱乏的事實。
      “1980年代開始,由于全國油氣供應嚴重短缺,國家不允許使用燃油/燃氣發電,重型燃機失去市場需求,全行業進入低潮,全國除保留南京汽輪機廠一家重型燃機制造廠外,其他制造企業全部退出,人員和技術流失,大學燃機專業改行,人才培養和國家研發投入基本停止。”清華大學燃氣輪機研究院蔣洪德院士說。
      這種產業斷層對于人才的培育可以說是毀滅性的打擊。不僅研究人員斷層,產業工人更是幾乎絕跡。“第一捆燃機招標之后,我們電廠招的第一批操作工人,就有汽車修理工。”上述電廠人員對記者說。
      更值得我們關注的是,這種人才缺失現象直到現在還依然存在。“人根本留不住。”李紅濤對記者說,“我們當時第一批發電運行部門,主職以下,幾乎沒有一個留下來的。我們當時出國培訓的36個人里面,還在生產一線的只有4個專工。”
      人才流失的原因有很多。有的是因為技術人員被逐漸提拔到了管理崗位,離開了生產一線。還有就是被外企挖走。
      “中石油管道燃氣輪機有近7成是GE的。這些燃氣輪機的大修一般在廊坊完成,由在廊坊的管道局買備件。之前GE和羅爾斯羅伊斯公司培訓工人。”一位知情人透露,“這些工人培訓出來之后,相當一部分人就被挖走了。”
      高校的老師和學生則被認為太過脫離實際。“現在有些專業的老師還要到國外去請。國外的老師都是產業中最有經驗的人,我們的老師都是從學校到學校,幾乎不了解外面的世界。”
      這一點,也有電廠的人表示贊同。“也接觸過學校的老師和學生。感覺在實際操作上,和電廠的工作人員比,還是有很大差距。理論知識也有限。”
      更令人心驚的是,即便是止住了人才流失的問題,熟練、優秀、足夠數量的產業工人也并非可以批量生產。
      曾參與華電和蘇爾壽公司合作的涂恩霽對記者說了這么一件事情。“華電曾招了一批產業工人送到歐洲培訓。培訓不僅學習,而且必須參與從輕度修理到重度修理的全過程。直到做了很多遍成功,掌握了修理技術,才能算出師了?;貒?,還要在外國師傅的監督下工作一段時間才行。結果,送出去10個人,真正能學成歸來的只有2個,其他人達不到標準。”
      燃氣輪機的設計生產擁有極高的精密度。這也就要求在生產過程中工人、設備、流程、工藝都必須做到絕對精密,也在一定程度上杜絕了快速反向工程的可能。
      “上海電氣曾經試車,獨立生產過一件燃氣輪機。按照西門子提供的圖紙、標準,全部部件自己生產或者從德國采購。組裝之后試車,結果效率低于設計效率。再返廠,由德國派人到關鍵崗位,之后才達標。”一位接近上海電氣的業內人士對記者說。
      產業工人的缺失僅僅只是人才難題的一部分。運行、管理、金融、法律、商務等方面專門的燃機輪機人才在國內幾乎沒有。上述電廠談判人員對《能源》雜志記者說,每每到了和外國公司談判的時候,對面都坐了六七個人,每個人負責談判一個方面。電廠這邊往往只來兩三個,分別負責條款和技術。
      “最后被逼的沒辦法,我們就用‘非常手段’來談判。和外國公司最終談判的時候,從下午一點半開始,關上門和手機,不簽合同就都不吃飯。不能達成一致的地方我們就不簽字,讓對方請示上級。就這樣一直拖到第二天。談判的酒店是我們自己的,我們就利用上廁所的機會出去吃飯。老外連酒店門也不讓出,廚房也不給他做飯。就這樣才簽下來一些稍微有利的條款。”
      壟斷加???
      盡管三菱、西門子和GE不停地在中國市場上推介H級、G級的燃氣輪機,并且加大了對于更高級別燃氣輪機的研發力度。但是在市場開發上,三大公司紛紛將目標瞄準了小型燃氣輪機市場。
      2014年5月,羅爾斯羅伊斯公司宣布將燃氣渦輪和壓縮機業務出售給西門子。這一收購對于西門子在航改型燃氣輪機上的實力不足是一個極大的補充。
      之后,GE迅速宣布了對阿爾斯通的收購。而早在2013年三菱重工就完成了對普惠動力系統業務的收購。
      隨著一系列并購的完成,這也就意味著在中國市場上進行角逐的海外燃氣輪機主機制造商越來越少。除了索拉透平(卡特彼勒子公司,大部分燃氣輪機運用于油氣行業)之外,市場上的玩家幾乎只剩下三菱、西門子和GE。
      而隨著GE、西門子剝離非核心業務資產的速度加快。主機制造巨頭加強壟斷,集中精力準備下一輪高端制造業競爭的意圖也越來越明顯。
      而在中國市場,巨頭們的目標是分布式能源。西門子此前曾明確表示,收購羅爾斯羅伊斯公司的燃氣輪機業務有對于中國燃氣輪機市場的考慮。因為適用于分布式能源的航改型燃氣輪機正是西門子相對薄弱的環節。而GE公司更是直接表示,中國將步入分布式能源新時代。
      在三菱、西門和GE相繼收購其他小型燃氣輪機主要制造商之后,紛紛開始對收購公司的機器編號和本公司編號進行統一。這樣做的主要目的就是為了消除原有品牌在市場上的影響力和供應鏈。讓新機的所有后續服務都統一到自己的供應鏈之下,保證自己對所有機型的備品備件的絕對控制。
      此外,外企主機制造商一直在進行知識產權注冊。一旦很多知識產權全部被外企有限注冊,那么國內企業即便能夠通過反向工程制造出整機。也無法使用相關技術或者材料進行大規模商業化生產。中航工業黎明公司研制的燃氣輪機使用的材料就有一些替換成分,以避免侵犯GE已經注冊的知識產權。
      國內業主對于分布式能源的發展則另有期待。他們希望分布式能源的發展能夠吸引更多重視投資回報和成本控制的民營資本。通過這樣的方式來培育國內的第三方服務市場,進而逐漸打破外國公司對中國市場的壟斷。
      “東南亞和中東地區的業主比國內的差多了。他們買新機也很貴。但是服務價格就是便宜。”一家海外第三方服務公司代理說,“中東的電廠就花錢委托歐美的公司招標服務公司,東南亞的私人老板舍不得花錢,最后他們用的都是第三方的服務,殊途同歸。”
      根據發展改革委規劃,到2020年,全國燃氣輪機聯合循環裝機容量將達到5500萬千瓦。這也就意味著未來5年有1000萬千瓦裝機的市場容量。新機成本加上維修服務合同,價值數十億歐元。
      “這樣的話分布式能源推廣,拉動的是中國的產業還是外國的產業?”上述電廠工程師對記者說。
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