前言:北美算力市场保持高增趋势,电力需求拉动燃气轮机景气度,核心厂商如西门子、GV等排产周期大幅延长。
燃气轮机是一种旋转式热力发动机,由压气机、燃烧室、涡轮组成,原理是通过热力循环,将燃气热能转化为机械能,再通过发电机转化为电能。
1.1 工作流程(布雷顿循环)
(1)吸气压缩:压气机吸入空气并压缩至高压;压气机机械能→气体压力能。
(2)燃烧加热:高压空气与燃料混合并燃烧,产生高温高压燃气;燃料化学能→燃气内能。
(3)膨胀做功:高温高压燃气通过涡轮膨胀做功,推动涡轮旋转;燃气内能→涡轮机械能。
(4)排气冷却:排出乏气体冷却,被压气机吸入后进行下一轮循环。

根据EIA数据,美国2024年电力来源分布:天然气42%、可再生能源(风电、水电、光伏)24%、核能19%、煤炭15%。
(1)天然气:北美页岩油技术成熟后,天然气产量大幅增加、成本降低;为燃气轮机的主要燃料。
(2)核能:具备高发电能力、输出功率稳定、高度清洁等特点,但审批、建设周期较长。
(3)可再生能源:水电依赖资源禀赋;风电、光伏则存在间歇性短板(需配套储能设施)。
(1)响应速度:布雷登循环过程简单,燃机从冷启动到满负荷约1-5分钟,快于柴油机组的15-30分钟。
(2)能效:燃机单循环效率43%,联合循环(燃气轮机+余热锅炉+蒸汽轮机)可达64%,高于柴油机组的30%-40%。
(3)功率密度:同体积下,燃机输出功率比柴油机组高30%。
(4)燃料灵活度:燃机可同时接入天然气和液体燃料系统(LNG、柴油);天然气比柴油清洁。
(5)使用寿命:燃机运动部件少、维护周期长,设备寿命达11年以上,为柴油机组的2倍。
全球燃气轮机市场呈现寡头垄断格局,前三大厂商占据80%份额:三菱重工(日)、西门子能源(德)、GE Vernova(美)。
当前外资巨头订单增长、产能饱满,国内相关配套厂商核心受益:
(1)热端部件:飞沃科技(燃烧室钣金件)、万泽股份(叶片/燃烧室部件)、应流股份(透平叶片)。
(2)冷端结构件:联德股份(轴承座/机匣/铸件)、航亚科技(压气机盘/涡轮盘)、航宇科技(压气机/涡轮锻件)、三角防务(压气机/涡轮盘锻件)。