为应对日益严峻的气候变化形势，全球各国均制定了碳达峰、碳中和的发展行动计划和应对举措。天然气联合循环发电是节能减排的有效手段，可以大幅降低污染物排放和碳排放，提高一次能源的梯级利用效率。本文首先对全球燃气轮机市场的历史和现状进行了介绍，然后基于相关调研报告的数据对全球燃机市场的整体规模和供需现状进行了分析，从燃气轮机市场的未来需求角度提出了一些值得关注的潜在燃气轮机市场区域，为中国电力投资商提供参考。
全球燃气轮机发展现状
越南经济增长一直保持在较高水平，2011年至2019年年均增长基本在6%以上。2020年尽管受新冠肺炎疫情影响，经济同比增长2.91%，虽较2019年7.02%增速有所下滑，但仍是全球少数实现增长的国家之一。
燃气轮机是一种以连续流动的气体为工质，将燃料的能量转变为有用功的旋转叶轮式动力机械。由于燃气轮机的整机设计与制造涉及高温材料、机械加工、精密铸造、部件冷却和防腐保护等诸多方面，集各类尖端科技于一身，因此被誉为制造业“皇冠上的明珠”。
目前，全球的燃气轮机市场在研究、设计、生产、销售各个层面已经形成了比较成熟的市场体系，以及为数众多的燃气轮机全球供货商。
主要燃机厂家
国际燃气轮机供货商
全球三大燃气轮机供货商GE、SIEMENS、MHI占据了全球燃气轮机市场接近90%的核心份额。下面将针对其主要情况进行简要介绍。
GE Energy
GE(General Electric)，即美国通用电气公司，成立于1892年，是世界上最大的技术和服务提供方之一，在航空、医疗、能源等多个领域占据着世界领先的地位。燃气轮机业务是GE公司的核心业务之一，包括航空发动机和地面发电/驱动用燃气轮机。
GE早在1919年就成立了通用电气航空分部，开始涉足涡轮增压并进军航空发动机领域。1941年，应美国政府的要求，GE开始制造美国第一台喷气式航空发动机，并最终成功交付了I-A型发动机原型。1942年10月，以GE I-A型发动机为动力的美国首架喷气式飞机贝尔 XP-59A成功首飞，美国进入了喷气式动力的新纪元。
另外，GE还将其在航空发动机领域的技术经验应用到地面用燃气轮机上，发展了“航改型燃气轮机”，除了用于舰船动力装置外，还可以应用于发电领域。
2021年11月，GE公司宣布其公司旗下的航空制造、医疗和能源业务将拆分成三家上市公司，但是燃气轮机业务仍然是GE公司的核心业务之一。
西门子
德国西门子股份公司创立于1847年，是全球电子电气工程领域的领军企业之一，业务遍及全球200多个国家，专注于电气化、自动化和数字化领域，因此与美国GE公司在诸多领域存在竞争关系。在燃气轮机领域，西门子同样是GE公司最主要的竞争对手之一。
西门子的燃气轮机开发与GE公司基本是同步的，最早可以追溯到二战初期。西屋航空喷气发动机(J30)和容克斯JUMO 004 喷气发动机是二战以来西屋和西门子设计和制造的工业燃气轮机的基础,西屋发电于1998年被西门子收购。
二战后，1950年德国西门子获得了恢复燃气轮机的开发工作的许可，并开始逐步加大在燃气轮机研发方面的投入，在商用燃气轮机方面与美国GE公司开展了各方面的竞争。
在业务方面，西门子公司早于GE公司已经于近期完成了拆分，其中燃气轮机业务由西门子能源有限公司承接，且仍然是其最为核心的业务之一。2020年，西门子能源独立运营，并在德国法兰克福证交所上市。
三菱重工
日本三菱重工，创立于1884年，是日本最大的军工生产企业，与美国GE公司和德国西门子公司并称为全球三大重型燃气轮机供货商。
在重型燃气轮机领域，美国GE公司和德国西门子公司都是走原始创新的技术路线，在二战前后就已经开始了燃气轮机技术的研发；而日本三菱公司是从1960年代开始进军燃气轮机领域，走的是引进技术消化吸收再创新的路线。
日本三菱在1961年与美国西屋公司建立了技术合作伙伴关系，通过引进西屋的燃气轮机技术开始涉足燃气轮机市场，并于1963年完成了三菱第一台商业运行的燃气轮机电站，位于日本千叶县的朝日玻璃制品公司。其后三菱通过对燃气轮机研发技术的消化吸收和再创新，逐步拥有了与美国GE公司和德国西门子公司相对应的各种主要重型燃气轮机型号系列。
2014年，三菱重工和日立制作所的火力发电设备业务合并,成立了三菱日立电力系统公司(Mitsubishi Hitachi Power Systems,MHPS)，由此三菱重工的燃气轮机产品系列进一步得到了扩充，包括了三菱重工自己的大型燃气轮机系列（M系列）和日立的中小型燃气轮机系列（H系列）。
2020年，以三菱重工100％出资公司为契机，MHPS的企业名称改为了三菱电力（Mitsubishi Power），燃气轮机业务仍然是其最核心的业务之一。
国内燃气轮机供货商
上世纪50年代，在苏联技术扶持之下，我国重型燃气轮机产业开始起步，技术实力一度达到世界领先水平。然而，随着苏联专家的撤走，我国燃气轮机的发展几乎陷入停滞状态。进入80年代后，我国出现油气严重短缺的困境，对重型燃气轮机的需求量大幅下滑，燃气轮机技术研发也大幅滞后。
进入21世纪，在国家西部大开发战略指引下，“西气东输”以及引进LNG试点等重大工程陆续开展，为我国发展天然气发电创造了良机。国家支持适度发展天然气燃气一蒸汽联合循环发电，在以市场换技术、实现燃气轮机设备制造本土化和国产燃气轮机技术开发方面取得了良好成果，由此也诞生了一批国内的燃气轮机供货商。
“十五”期间通过3次捆绑招标，引进了由哈尔滨汽轮机厂与美国GE公司合作生产109FA机组、由上海汽轮机厂与德国西门子合作生产V94．3A型机组、由东方汽轮机厂与日本三菱公司合作生产M701F型机组等。哈汽、上汽和东汽也分别开始了国产燃气轮机技术的消化吸收工作。
2014年，上海电气旗下上市公司收购了意大利安萨尔多能源公司40%股权。通过消化吸收燃气轮机关键技术，开展多项核心技术的联合研发，上海电气将实现重型燃气轮机研发、设计与制造一体化。
在制造环节上，国内厂商正在蓄力，目前F级燃机的制造技术国产化率有了很大提高，我国燃气轮机零部件国产化率可达到80%-90%。但值得注意的是，尽管从数量上看我国燃气轮机零部件国产化率较高，但从价值上看，还不到70%。国内厂商还未掌握F级、E级燃气轮机热端部件制造与维修技术以及控制技术，均依赖进口。而在与外方合作过程中，外方通过合作协议的约定，限制了重型燃气轮机制造企业的技术改进和品牌创造。突破技术瓶颈是一场困难的持久战，燃气轮机自主化任重道远。
燃机主要市场现状
图1显示了根据GlobalData最新更新的数据，2015-2024年全球燃气轮机市场规模的变化。
由于燃气轮机抢装，特别是亚太地区的F/H级大型燃气轮机的大量新增装机导致的短期产能过剩，以及光伏和风电等新能源发电成本下降的冲击，2015-2020年燃气轮机市场规模不断减小。但是其预测2021-2024年燃气轮机市场规模将会反弹并稳步增长，主要原因是短期内天然气发电在节能减排方面的优势与现阶段政策的契合程度，以及为了适应光伏和风电等新能源的大规模发展，天然气发电作为电网主力电源之一的必要性。预计在2021-2024年期间，全球燃气轮机每年新增装机容量约为20~30GW，其中，200MW及以上燃机新增容量占比接近50%，120~200MW燃机新增容量占比接近30%。这也意味着新增容量绝大部分为发电用的重型燃机。
图1 全球燃气轮机市场规模（2015-2024）
全球燃机市场需求
燃机供需现状
根据IEA发布的2019年全球能源展望报告，2019年的全球天然气发电总装机容量大约在1700GW左右。天然气发电的市场容量主要取决于地区电力需求、天然气价格以及各国后续碳中和的政策措施。
地区电力需求
电力作为国际承包的第四大行业，一直维持着约450 - 550亿美元的市场规模。然而，在刚过去的2020年，受多种因素影响，除了中国和越南等少数经济体实现电力需求正增长外，全球多数国家和地区电力行业都经受了几十年以来未有过的挫折。
2020年，世界经济总量下降约4.4％。在电力需求方面，根据IEA的2020年电力市场报告，2020年由于新冠疫情的影响，全球总体电力需求下降预计约2%，为20世纪中叶以来最大年度降幅，其中欧洲下降4%、中南美下降4％、北美下降3%、非洲下降2％、东南亚下滑1%。2021年电力需求将实现反弹，预计增长约3%。其中，增长最快的区域是亚太地区和东南亚地区，美洲和欧洲增速一般。未来电力需求增长最大的不稳定因素依然是新冠疫情进一步扩大的影响。
天然气价格
在天然气价格方面，根据IEA的2020年电力市场报告，相对于煤价的基本稳定，天然气价格呈现各种浮动变化。在美洲和欧洲地区，继 2020 年上半年现货天然气价格大幅下跌后，2021年后天然气价格预期将出现回升，削弱燃气发电相对于燃煤发电的竞争优势；而亚太经合组织地区市场虽然受益于较低的石油指数天然气价格，但是仍然不足以触发电力市场大规模的煤改气行动。而对于LNG市场，2018年开始，全球LNG价格也持续走低，催生了亚太地区和东南亚地区的一批LNG燃气轮机电站项目。由于新冠疫情的影响，亚洲地区的需求增长低于预期，因此直到2020年全球LNG价格依然是下降的趋势。然而后疫情时代随着中国经济的复苏，以及各主要经济体的需求反弹式增长，LNG的价格未必能够维持这种走势，2021年下半年全球天然气和LNG价格强势反弹，对于天然气发电并不是一个利好消息。
国际碳排放政策
世界各国对于碳达峰、碳中和的承诺及相关政策对全球燃气轮机市场发展的影响是非常深刻的。
图2 全球各区域电力碳排放构成和碳排放强度
图2显示了全球各主要区域电力领域的碳排放构成和碳排放强度。欧美等发达地区的整体碳排放强度已经比较低了，但是亚太、东南亚、非洲、中东等以发展中国家为主的地区碳排放强度很高，其中亚太和东南亚地区主要是燃煤发电的碳排放比例太大，而中东地区则是其油气资源禀赋导致的低效率燃油燃气的高强度碳排放。
综合来看，全球碳排放政策对燃气轮机市场的影响，包括至少两方面的内容。一方面，在电力领域，全球范围内燃煤发电的碳排放占比仍然超过了七成，天然气发电替代燃煤发电作为减少碳排放的重要手段之一，在目前一些主要发展中国家初期的碳达峰过程中也扮演着重要的角色；另一方面，在远期的碳中和过程中，天然气发电也将成为电力领域碳排放的主要来源之一，是要逐步让位于各种新能源或可再生能源发电的。因此，从表面上来看，对于燃气轮机市场的增长，全球各国的碳排放政策在短期内是有利因素，在长期内是不利因素。不过，燃气轮机市场的短期前景也十分依赖全球的天然气/LNG交易市场的供应情况。
燃机需求预测
为了应对日益严峻的气候变化形势，全球各国均制定了碳达峰、碳中和的发展行动计划和应对举措。由于采用天然气发电代替燃煤和燃油发电是节能减排的有效手段，可以大幅降低污染物排放和碳排放，提高一次能源的梯级利用效率。因此，天然气发电在一定程度上将会持续增长。
如图3所示，根据IEA发布的2019年全球能源展望报告，2019年的全球天然气发电总装机容量大约在1700GW左右。
假如按照目前的政策和外部条件情况下，乐观估计天然气发电将基本保持稳定增长的状态，到2040年，全球气电总装机容量将达到2600GW，年均新增装机容量约40~50GW，年均增速超过了2%。
假如未来对发展新能源的政策支持以及光伏、风电等竞争力持续增强情况下，全球天然气发电增速将逐步放缓，到2040年，预计全球气电总装机容量大约2300GW，年均增长30GW左右，年均增速约1.5%。
图3 预测场景下的全球各类型电站装机容量
主要市场区域
在全球碳达峰和碳中和分步走的情况下，未来的燃气轮机市场最活跃的区域将主要位于发展中国家比较集中的亚太和东南亚地区，以及中东和美洲地区等，一方面是由于其巨大的人口基数及其伴随的强大发展潜力和需求，另一方面是由于大部分发展中国家短期内还处于碳达峰阶段，化石燃料电厂作为电网承担基本负荷的最优质主力电源之一，仍然是解决其发展需求的最优选择之一。
亚太及东南亚地区
亚太地区作为全球最稳定的电力负荷需求增长点之一，在未来二十年内其天然气需求增长占据了全球天然气需求增长的一半，其中以中国的天然气需求增长最大。在外部的压力和内部的政策驱动力等的共同作用下，亚太地区的燃气轮机短期最重要的国别市场依然是中国。日韩等发达国家已经迈入碳中和的进程中，其主要发展目标在于光伏和风电等可再生能源方面。
东南亚地区各国的电力结构虽然同样严重依赖煤电，但是马来西亚是一个相对特殊的国家。因为马来西亚的天然气储量丰富，截至2019年，马来西亚已探明天然气储量9万亿立方米，是东南亚第一大天然气生产国，近10年天然气产量基本保持约700亿立方米的水平。印尼已经承诺2023年不再新建燃煤机组，马来西亚的天然气将为印尼以及周边诸国如越南、泰国等的短期天然气发电规划提供必要的支持。
在东南亚，LNG气电一体化项目也将会是潜在的热点。越南、缅甸、印度尼西亚、菲律宾和泰国等东南亚国家均有LNG发电的投资项目。埃克森美孚和道达尔等国际能源巨头以及LNG企业也都非常关注此类气电一体化项目。而浮式储存及再气化装置（FSRU）的快速发展也为进一步推广LNG发电项目提供了更多的选项。
中东地区
中东地区作为全球油气储量最丰富的地区，以沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克三国为代表，其资源禀赋导致了其总体电力结构以燃油和燃气电站为主，且很多电站为早期的燃气轮机单循环电站，发电效率低下且机组老化比较严重。另外，中东各国虽然油气资源丰富，但是淡水资源严重匮乏，因此高耗电的海水淡化行业发展也比较快。目前伊拉克在战后虽然各种基础设施重建需求迫切，但是电力板块以老旧单循环电站的改造为主，新建燃气轮机电站相对比较少；而伊朗由于面临美国的经济制裁，虽然电力板块基础设施建设和投资规模很大，但是目前没有切实可利用的市场机会。因此中东地区短期内最主要的燃气轮机国别市场是沙特阿拉伯。
美洲地区
美洲地区由北美的发达经济体和中南美的发展中经济体共同构成，其中美国作为全球最发达的国家，尽管其整体燃气轮机市场规模呈现一定的下滑趋势，但是短期内其依然是美洲地区最大的燃气轮机国别市场。南美洲地区由于自然禀赋非常好，水电、光伏和风电等可再生能源的发展条件优异，因此短期内并没有大规模发展气电的动力。中美洲地区以墨西哥为首，由于墨西哥紧靠美国，依靠美国低成本页岩气的供应，墨西哥具备利用天然气发电替代重油发电的外部和内部条件，因此墨西哥也是美洲地区重要的燃气轮机国别市场之一。
启示和建议
在全球碳达峰和碳中和目标的背景下，未来天然气发电市场最活跃的区域将主要在：亚太和东南亚地区，包括中国、马来西亚、印尼、越南和泰国等；中东地区，包括沙特阿拉伯、伊拉克和伊朗；美洲地区,包括美国和墨西哥。
天然气发电由于具有较大的减排效果、较强的调峰能力和灵活的调频功能，通过与可再生能源的深度融合以及低碳技术的突破，依然具有巨大的发展空间，仍可以在低碳转型中发挥巨大作用。而LNG气电一体化项目的推广和发展也为能源行业的转型提供了新的机会和更多的可能性。
