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8月28日,四川德阳,一台覆盖着红色绸带的燃气轮机被缓缓装载到卡车上,准备运往海外。
然而,这则消息并未引起多少关注。
在一个工业实力强大的国家,燃气轮机对中国人来说已司空见惯,除非是EUV光刻机问世,否则大家连瞥一眼的兴致都提不起来。
但出乎意料的是,这件事竟然登上了9月1日的国资委官网!
一台燃气轮机而已,值得如此重视吗?
显然值得,因为这是中国自主研发的首台50兆瓦级重型燃气轮机。
更关键的是,它可能成为全球AI产业的救星。
01
马斯克抢变压器的预言仍记忆犹新,9月1日,在G20创新部长级会议上,马斯克又做出了一个预测:
明年全球将出现明显的电力短缺!
原因很简单,AI芯片产能每年增长40%-50%,而中国以外地区的可用电力供应增速仅为10%-20%。
用马斯克的话来说就是,“增长快的终究会压倒增长慢的。”
马斯克虽然经常画大饼,但这句话没错,因为海外的AI巨头确实在为供电不足而烦恼。
随着AI越来越智能,训练AI所需的电力也越来越多,过去一个机柜只需5-10千瓦,而现在的GB200液冷机柜,动辄超过100千瓦。
为了训练出顶尖模型,微软、Meta、谷歌现在规划的,都是十万卡集群。
十万张卡啊!加上配套的交换机、液冷系统和存储设备,一个算力中心的用电量就直奔300兆瓦到500兆瓦,相当于一个小城市的用电量。
而AI巨头们规划的,不止一个算力中心,而是几十个。
那么问题来了,美国能承受突然新增几十个城市的用电量吗?显然不能。
美国电网的基础设施非常陈旧,大约70%的输电线路和变压器还是上世纪建造的,更要命的是,新增用电审批特别慢,等批下来,AI风口早就过去了。
那怎么办?巨头们只能自己想办法,搞“表后发电”。
简单来说,就是在建设机房的同时,直接在机房旁边建一座发电厂。
用什么发电方式呢?煤电想都不要想,污染太大,会被周围居民抗议。风电和光伏不稳定,不适合24小时运行的算力中心,核电虽然强劲,但哪个地方的居民会容忍自家旁边建一座核电站?
看来看去,只有天然气发电可选了。
美国页岩气非常便宜,建一座天然气发电厂,拉根管道过来,就能24小时不间断地输出稳定电力。
那剩下的事就好办了,买燃气轮机,然后建电厂不就完了?
可现实又给了AI巨头们当头一棒:燃气轮机,买不着!
全球能制造大型重型燃气轮机的,主要是GE、西门子和三菱,目前三家的产能都已排满,现在下单,最快也要到2030年才能交货。
这下马斯克急眼了,你们不给我货,我就自己去造燃气轮机!
不过呢?可能马斯克这次真的想简单了,燃气轮机,不是那么容易造的。
02
今年7月份,国内有个离谱的新闻,烟台一家做油田设备的公司,把退役飞机上的发动机拆下来,改成了发电机,然后转手就卖了14.65亿美元。
为什么飞机发动机能改发电机?
因为某种程度上说,涡扇发动机和燃气轮机是同源的,比如著名的LM2500燃气轮机,就是航改燃。
两者的原理,都是把空气吸进来,在压气机里压缩,然后送进燃烧室,喷入可燃气体点火。高温高压的燃气膨胀,推动后面的涡轮叶片高速旋转,把热能转化成机械能。
区别仅仅在于航发用来推动飞机,燃气轮机用来带动发电机。
某种意义上说,造燃气轮机要更难。
战斗机的发动机工作环境再恶劣,一般飞一两个小时就回基地了。
而重型燃气轮机,通常要在高温高压下连续运转8000小时以上,可靠性要求比航发要高得多。
现在的F级燃气轮机,燃烧室温度在1400度左右,而更先进的H级,温度甚至直逼1600度。
但问题在于,这个温度已经超过钢铁的熔点了!更别提涡轮叶片还要承受每分钟两三千转的离心力呢!搞不好叶片转着转着就熔断了!
那怎么办?经过几十年的探索,现在主流是采用双管齐下的方案。
第一是搞单晶叶片,也就是在金属冶炼的时候,通过控制温度梯度,让液态金属里的原子像列队一样,沿着一个方向慢慢结晶,长成一整块没有晶界的单一晶体,从而获得极高强度。
第二是用数控机床和电火花加工技术,掏空叶片内部,形成复杂的冷却通道。
在机器运转时,把压气机里的冷空气抽出来,强行打进叶片内部,让冷气从叶片表面的微孔里吹出来,在金属表面形成一层冷空气膜,隔绝涡轮室内的高温。
这两种工艺都非常难,需要一点一点探索工艺流程以及千万次的实验,才能制造出能保证上万小时安全运行的燃气轮机。
这就是为什么GE、西门子和三菱能在这个领域垄断几十年,谁让人家起步早呢?
中国在这个领域,曾经非常落后。
中国一直“富煤贫气”,以前发电主要靠烧煤,天然气发电需求小,自然没什么技术积累,再加上耐高温材料跟不上,所以在燃气轮机领域一直被西方国家卡脖子,不仅要花巨额外汇买人家的燃气轮机,每次维护保养还要再花上千万元甚至上亿元。
这种受制于人的局面,逼着国家下定决心自己搞。
2006年,国家出台《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》,把重型燃气轮机列入能源领域重点前沿装备,提出要实现重型燃机本土化、批量化制造。
2009年,中国东方电气集团正式立项,开始自主研发50兆瓦级重型燃气轮机。
没有图纸,没有材料配方,全靠自己摸索。攻关高温合金材料,研发团队试了几千次配方。压气机叶片设计,设计方案改了上百遍,这个过程没有弯道超车,只有一点一点从零做起。
从2009年立项,到2020年满负荷试验成功,再到2022年底首次在电厂实现并网发电,东方电气用了整整13年。
燃气轮机技术的突破,迅速带动了整个国内产业链的苏醒,随后上海电气、哈尔滨电气以及中国重燃等企业也纷纷交出成绩单,F级、H级乃至300兆瓦级别的重型燃气轮机接连在国内点火下线。
原本被西方国家视为最高机密的叶片铸造、气膜孔加工、控制系统,也迅速被国内科研院所和民营企业一一攻克。
一旦技术上突破了从0到1的门槛,接下来发生的事情,就是我们最擅长的了。
爆产能,白菜价!
03
巧了,中国燃气轮机的量产,刚好赶上了全世界的AI热潮。
为什么GE和西门子手握订单,就是供不出来货?
因为西方国家经过几十年的去工业化,重型装备供应链已经严重碎片化,英国人造叶片,德国人机加工,控制系统法国人提供,最后运到美国组装。
如果其中一个环节遇到问题,整台机器的交付就会延期。
更何况,他们靠着垄断获取高溢价,也没什么扩产的动力,万一产线扩产了,AI热潮过去了,那不就赔了么?
所以他们依然保持着一如既往的慢节奏,订单排到三四年后是家常便饭。
但中国不一样,一旦技术打通,中国就能迅速量产。
以文章开头的四川德阳东方汽轮机厂为例,在它的周边几百公里,密布着特钢冶炼、大型锻压机、精密数控加工到总装测试的全部配套企业。
只要下了订单,整个产业链动起来,燃气轮机分分钟给你造出来。
所以,当硅谷的AI巨头因为缺电而急得团团转时,世界上唯一能够实现燃气轮机大规模扩产,乃至短期交付的,有且只有中国。
但是问题来了,美国AI公司真的会买中国燃气轮机去发电吗?美国政客会允许吗?
从现在美国的政治形势来看,大概率不允许,不过呢?规定是死的,人是活的嘛。
不让中国燃气轮机进美国,还不让中国燃气轮机进中东么?
如果我们足够敏感就会发现,近两年美国AI巨头,纷纷开始转向中东了。OpenAI和阿联酋搞了StargateUAE(星际之门中东版),算力规模高达5GW,马斯克和沙特主权基金搞了Humain算力中心,算力规模500MW,谷歌也拿出100亿美元,和沙特搞全球AIHub。
怪了,中东那地方没水没电,搞哪门子的AI?
别忘了,中东有气!
波斯湾的天然气多到用不完,而且沙漠里征地便宜,不像美国那样需要走冗长死板的审批,简直是先天搞AI圣体。
那用电怎么解决呢?简单,交给中国人就行了!
燃气轮机本体很小,不用巨大锅炉、煤仓、脱硫脱硝等庞大装置,直接往地上一摆,一头接天然气,一头接发电机,转起来就能发电,好建得很,只要燃气轮机产能能保证,一年就能建成并网。
目前,中国已经拿下了沙特Taiba2和Qassim2共3.6吉瓦燃气联合循环电站项目,在未来,一定会有越来越多的中国燃气轮机进入中东。
于是,一个AI时代新的国际分工出现了,美国出芯片和算法架构,中东出土地和天然气,中国出重型燃气轮机和电力基建。
没有中国的燃气轮机,美国的AI再聪明,也无法带动整个世界。
很显然,在中美的AI竞争中,中国的底牌,不仅有更便宜的模型和更优秀的算法,还有能支撑AI时代发扬光大的制造和建设能力。
这个世界,终究还是物质的,大模型的尽头,终究也还是要靠物质。
所以,中国这次出口的G50燃气轮机,看起来只是出口了一台设备。
但在时代的背景下,它是中国重工业产能,开始切入世界AI大潮的重要标志。
本文来自微信公众号 “星海情报局”(ID:junwu2333),作者:星海老局,36氪经授权发布。