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中國是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列全部工業(yè)門類的國家，用幾十年時間走過了發(fā)達國家?guī)装倌晁哌^的工業(yè)化歷程。直至今日，動力裝備的制造能力已經(jīng)成為衡量國家實力的重要標志。今天我們走進一個前所未見的神奇動力世界，探尋燃燒、速度、效率背后所隱藏的能量密碼。

中國挑戰(zhàn)供電超低煤耗極限，“251”時代即將到來

作為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國，在大力發(fā)展新能源的同時，中國也在持續(xù)推動煤炭的高效清潔利用。上海市用電的六分之一來自沿江而建的三座燃煤電廠。

三座電廠中最新的一座，上海外高橋第三發(fā)電廠，2013年憑借兩臺百萬千瓦超超臨界機組，實現(xiàn)了276克每千瓦時的年平均供電煤耗，打破了丹麥電廠保持的世界紀錄。這項紀錄意味著，當年“外三”電廠每送出1度電，比全國平均水平節(jié)約45克標準煤，一年就可以節(jié)煤52萬噸，減少二氧化碳排放140萬噸。

馮偉忠，是這三座電廠的核心建設(shè)者之一，這一切對他來說遠不是終點。他的目標是設(shè)計一臺全新的汽輪發(fā)電機組，把電廠供電煤耗降低到251克每千瓦時，這將是一個新的世界紀錄。

新型汽輪機組的關(guān)鍵部件在無錫透平國家大型渦輪葉片研制基地進行鍛造。經(jīng)過全世界最大的離合器式螺旋壓力機的重擊等操作，金屬性能提升25%的毛坯件鍛造完成。

再經(jīng)過五軸聯(lián)動數(shù)控機床精加工，帶有唯一身份編號的葉片將按照嚴格順序，安裝到對應(yīng)輪槽上。

渦輪轉(zhuǎn)子，被稱作汽輪機的心臟，這顆心臟是否足夠強健，精密的裝配尤為重要。工程師需要在一個月的時間完成2000多個不同類型葉片的裝配，14級葉片沿軸線方向的整體誤差，不能超過0.6毫米。

正式出廠之前，這臺汽輪機轉(zhuǎn)子還要經(jīng)歷一項極為嚴苛的測試。在這個亞洲最大的動平衡測試臺，渦輪轉(zhuǎn)速達到每分鐘3600轉(zhuǎn)——這意味著末級葉片頂端圓周轉(zhuǎn)速，達到660米每秒，相當于兩倍音速，由此帶來每個葉片約600噸的巨大離心力。

這樣的極限測試，對于主軸、葉輪、葉片，都是極為苛刻的考驗。測試結(jié)束，包括振動幅值、速度在內(nèi)的各項參數(shù)表現(xiàn)正常，這意味著新一臺百萬千瓦汽輪機低壓轉(zhuǎn)子，完美通過測試。中國制造的百萬千瓦高效超超臨界汽輪機組，已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。

安徽淮北平山電廠二期工程，是由馮偉忠設(shè)計建造的全新燃煤電廠，他們團隊要在這里，向251克每千瓦時供電煤耗的世界紀錄發(fā)起挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的汽輪發(fā)電機組，高壓缸、中壓缸和低壓缸分布在一個軸系上。

為了實現(xiàn)251克每千瓦時的供電煤耗，馮偉忠將汽輪機組高壓軸系與低壓軸系進行分離，形成高低位分軸布置的結(jié)構(gòu)。這是一次極為大膽的嘗試，在世界百年火力發(fā)電史上從未有過。

根據(jù)測算，采用高低位布置的汽輪機組，比以往減少了將近200米的高溫管道，機組滿負荷運行的熱循環(huán)效率可以達到49%，這讓馮偉忠團隊距離實現(xiàn)251克每千瓦時超低煤耗的目標，又近了一步。

中國造海上巨無霸，船身長度超過世界最大航母60米

2017年，中國船舶工業(yè)集團與法國達飛集團，正式簽訂了9艘23000標準集裝箱船的建造合同。

在這艘船的設(shè)計上，中國工程師采用了一套雙燃料系統(tǒng)。在系統(tǒng)切換時，液化天然氣將會逐漸取代燃油成為發(fā)動機的核心燃料。在保證動力的前提下，它的二氧化碳排放可以減少20%，顆粒物、硫氧化物的排放量可以減少99%。

23000標準集裝箱船，是真正的海上巨無霸。船長399米，寬度將近62米，甲板面積相當于3.5個標準足球場。這比目前世界上最大的航空母艦，還要長出60多米。最驚人的還是它的運力，滿載重量近22萬噸，一次就可以裝載23000個標準集裝箱。

上海臨港工業(yè)區(qū)，中國重要的船舶動力制造基地，巨型集裝箱船的超級心臟就是在這里打造。

這個世界上最大的船用內(nèi)燃發(fā)動機——占地面積接近一個標準籃球場，高度達到16米，相當于五層樓高，重量超過2000噸。

發(fā)動機的活塞長度達到4米，重量超過5噸。安裝活塞的氣缸，內(nèi)壁直徑接近一米，是目前世界上最大的船用發(fā)動機氣缸。

由于采用雙燃料系統(tǒng)，這些運動部件要承受比單一燃油系統(tǒng)更高的載荷，精度也要求更高。直徑1米的活塞周長誤差不能超過0.02毫米，以保證活塞與氣缸絕對貼合，產(chǎn)生高達63800千瓦的輸出功率，這比200輛重型卡車加在一起的動力還要強勁。

活塞順利落下后，要跟連桿對接在一起，以帶動曲軸運行。如果說發(fā)動機是整艘船的動力之源，那么，曲軸就是動力之心。

在臨港的一個廠房里，正在打造全世界尺寸最大的船用曲軸——重量達到488噸，總長接近24米，幾乎相當于一節(jié)高鐵車廂的長度。這樣的尺寸和重量，已經(jīng)達到現(xiàn)有加工裝備的極限。

大型船用曲軸與船舶壽命相等，一旦安裝就終身不能更換。這種特大型對接曲軸，由于設(shè)計和加工難度極大，曾經(jīng)長期制約著中國造船業(yè)的發(fā)展。今天，中國不但有能力自主研發(fā)制造，還在不斷刷新著尺寸和重量的世界紀錄。

半小時觀察：裝備強國 動力先行

2020年，中國向全世界鄭重宣布：力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。中央經(jīng)濟工作會議也將“做好碳達峰、碳中和工作”列為2021年重點工作之一。為了實現(xiàn)這一愿景，動力領(lǐng)域的創(chuàng)新變革，任重道遠、時不我待。動力，是發(fā)展的第一要素，人類文明的每一次重大進步，都伴隨著動力的變革與升級。今天的中國，已有實力、有底氣、有信心，為中國和世界的高質(zhì)量發(fā)展，繼續(xù)注入源源不斷的澎湃動力。