西门子H级燃气轮机是西门子综合了原V94.3A系列和原西屋W系列燃气轮机的成熟技术而创新研发的系列产品。单循环发电效率高于40%，联合循环燃机效率更是高于60%。SGT5-8000H燃气轮机是目前国际上应用较广泛的燃气轮机之一，具有高出力、高运行灵活性、低热耗、低排放等特点，将成为我国大型天然气发电项目重点关注和优先选用的机型之一。
SGT5-8000H燃气轮机
发展历史
2000年：10月，项目正式启动，目标是开发全球首款效率突破60%的H级燃气轮机，整合原西屋W系列的透平技术与西门子V94.3A的压气机设计经验。
2001年：3月-11月，通过Gate 1和Gate 2评审，确立产品策略并完成燃气轮机/联合循环基本设计。设计团队采用“全空冷”技术路线，摒弃蒸汽冷却方案以简化结构并提升灵活性。
2004年：8月17日，Gate 3 评审通过，产品正式发布。此时压气机设计已完成13级轴向结构优化，采用可控扩压叶型（CDA）和高性能叶型（HPV）组合，压缩比达到24:1，空气流量较前代提升30%。
2005年：开始原型机部件制造，在柏林工厂进行压气机全尺寸验证测试，模拟60Hz工况下的气动性能。
SGT5-8000H燃气轮机
2007年：4月30日，首台50Hz原型机在柏林出厂，重量达390吨（后优化至 445 吨），长13.1m，宽4.9m，高4.9m，被誉为“燃气轮机中的空客A380”。12月20日，在德国巴伐利亚州Irsching 4电站首次点火，启动18个月的全工况验证测试。测试期间安装3000个传感器，实时监测温度、压力、振动等参数，并通过600路转子遥测系统采集动态数据。
2008年：3月7日：首次并网发电，9天后即实现全速满负荷运行，创行业纪录。测试中发现燃烧稳定性优异，NOx 排放低于25ppm（15% O₂）。4月24日：完成单循环基本负荷测试，输出功率 375MW，效率达 40%（简单循环）。测试验证了透平叶片的单晶体材料技术——叶片承受 1500°C 高温和10,000倍重力，误差控制在几十微米内。
2009年：8月28日，Gate 4评审通过，基于测试数据将输出功率提升至375MW（简单循环），联合循环效率突破60%，正式进入商业化阶段。通过Irsching 4电站的长期测试，进一步优化燃烧系统。采用分级燃烧技术（A/B/C/D级预混+先导扩散燃烧），实现50%-100%负荷范围内的动态排放控制，天然气加热至215°C以提升燃烧效率。
2010年：6月22日，启动联合循环调试，将燃气轮机与SGen5-2000H发电机、蒸汽轮机集成，采用单轴方案（SCC5-8000H 1S），通过同步自换档离合器（SSS 离合器）实现快速启停。
2011年：1月-7月，首台60Hz机型出厂并完成测试，基于50Hz机型按1:1.2模化设计，燃烧器数量从16个减至12个，功率提升至450MW（简单循环）。7月，世界首台H级联合循环机组在Irsching 4电站投入商业运行，净出力578MW，净效率60.75%，刷新吉尼斯世界纪录。
2017年：全球第100台SGT5-8000H售出，累计运行超过250万h，覆盖45个国家，成为电网调峰和基荷供电的主力机型。
SGT5-8000H燃气轮机四级透平
2017年：6月，西门子宣布将在杜克能源公司位于北加州林肯郡的现场对其HL级燃机技术进行验证，该技术以成熟的SGT-8000H技术为基础进行开发。
2018年：西门子与杜克能源合作，在美国北卡罗来纳州林肯郡启动SGT6-9000HL（60Hz）验证项目，目标验证联合循环效率>64%和577MW输出功率。同时，柏林工厂建成高压燃烧试验台，模拟极端工况测试氢气掺烧性能。
2025年：5月15日，首台50Hz的SGT5-9000HL燃气轮机在柏林出厂，运往英国林肯郡的基德比2号发电厂进行测试，该燃气轮机长13m，高5m，宽5m，重近500吨。
2025年：3月：英国基德比2号发电厂首台SGT5-9000HL投入运行，联合循环效率达64.18%，创吉尼斯世界纪录，年发电量可满足160万户家庭需求。
2022年：9月：意大利奥斯蒂利亚联合循环电厂签约1台SGT5-9000HL，采用1x1配置，联合循环功率880MW，支持50%氢气掺烧。
截至2023年，SGT5-9000HL已在全球签约超过30台，覆盖欧洲、中东及亚洲市场。典型项目包括：
中国深圳东部电厂：2023年签约2台SGT5-9000HL，联合循环效率64.5%，支持30% 氢气掺烧，用于电网调峰。
沙特NEOM新城：2024年中标10台机组，为未来氢能经济提供灵活电源。
SGT5-8000H燃气轮机四级透平
技术指标
西门子燃气轮机产品体系
SGT-8000H燃气轮机简单循环及联合循环性能数据
SGT-9000HL燃气轮机简单循环及联合循环性能数据
系统、结构及选材
H级燃机是西门子公司为了满足用户对效率、出力、运行灵活性和可靠性等日益增长的需求而研发的产品，其结构包括13级压气机（一级进口导叶及三级可调静叶）、16个PCS燃烧器（60Hz为12个）、四级透平。
SGT5-8000H燃气轮机结构
转子结构
H级燃机延用西门子V系列燃机转子设计理念，通过中心拉杆把端面带Hirth齿的压气机动叶轮盘、中空轮盘和透平动叶轮盘拉紧而成，该设计能够确保转子在所有运行工况下的整体刚性、扭矩传递和热膨胀三者互不干扰。采用此设计的近800台西门子燃机已累计了近1650万当量运行小时数验证。
SGT5-8000H燃气轮机转子
压气机
H级燃机的压气机是在原西屋W501F型燃机压气机设计的基础上改进而得，共13级，具有大压缩比、大空气流量、高效率等特点。压气机前几级叶片采用可控扩压叶型（CDA）设计，其它压缩级叶片采用高性能叶型（HPV）设计。由于压气机采用进口导叶加前三级静叶可调设计，其空气流量调节范围增大为50%~100%，而F级燃机的流量调节范围约为70%~100%，因此H级燃机部分负荷性能较仅F级燃机有所提高。压气机所有13级静叶分装在4个不同的静叶持环上，这样无须起吊转子就能实现静叶更换。
SGT5-8000H燃气轮机压气机叶片
燃烧器
H级燃机燃烧器是在原西屋W501F的环管型燃烧器基础上开发而成的，西门子称之为平台燃烧系统（PlatformCombustionSystem，简称PCS），环管型燃烧器在W501F上累计运行了800万小时，与环形燃烧室相比具有更高的可靠性和运行灵活性。50Hz和60Hz燃机采用同样尺寸的燃烧器，由于50Hz燃机尺寸是60Hz燃机尺寸的1.2倍，因此50Hz燃机使用了16个燃烧器，而60Hz燃机只使用了12个燃烧器。
H级PCS燃烧器及火焰筒设计
PCS燃烧器采用的是分级燃烧的设计理念，分为A、B、C、D级以及先导扩散燃烧级。其中，A和B级为主燃烧级，各有4个带旋流的预混燃烧器组成。
A、B级燃烧器分布
C级燃烧器位于导流衬套内，在主燃烧器和值班燃烧器空气气流上游。D级燃烧器是先导预混燃烧级，以调整燃烧动态特性为目的。先导值班级采用扩散燃烧方式，以调整燃烧动态特性和污染物排放为目的。
在50%~100%负荷段，燃料控制系统在原来的预设控制参数基础上增加了在线燃烧参数自动调整系统，使PCS燃烧器通过分级燃烧技术实现对燃烧特性和NOx排放的动态控制。
透平
H级燃机透平采用4级动、静叶设计。在透平叶片的冷却设计上摒弃了原西屋W501G采用的蒸汽、空气组合冷却技术，采用前三级叶片全空冷，第四级叶片无冷却的方案，提高了机组操作灵活性并缩短启动时间。透平四级叶片的叶型设计仍采用全三维设计技术，第四级动叶叶顶采用了围带，提高了每级叶片的级效率和透平整体效率。叶片材料上第一、二级叶片采用定向结晶材料和改进型隔热涂层技术。四级静叶全部装在一个静叶持环上，这样无须起吊转子就能实现静叶更换；第一级动、静叶可以通过燃烧室来拆装而无须起吊透平外缸，这种设计大大缩短燃机检修时间。
SGT5-8000H燃气轮机四级透平
SGT5-8000H燃气轮机一级、二级透平叶片有热障涂层
SGT5-8000H燃气轮机一级、二级透平静叶及动叶
SGT5-9000HL燃气轮机主要改进
相比于H级，SGT5-9000HL燃气轮机入口温度提高约100℃，这是效率提高的主要驱动力。
压气机级数由13级减至12级，可转导向叶片的数量也由3列减少到2列。压比从19.2提高到24，进口空气流量提高1050kg/s，从而优化了联合循环性能。此外，SGT5-9000HL压气机的叶型进行了三维优化，使空气动力学特性得到改善，并提高了部分负荷下的性能。
SGT5-9000HL燃气轮机
在燃烧室模块，HL系列燃机先进燃烧系统（ACE）具有双燃料功能，采用喷射稳定的新型喷嘴，并将预混燃烧器的数量从8个增加到25个以改进燃料混合，同时通过缩短燃烧器过渡段降低火焰停留时间，NOx排放量为45mg/m²，在配置SCR脱硝系统后，NOx排放量可降至2mg/m²。燃烧系统的改进有助于提高燃料适应性，可降低NOx排放并提高效率。
在透平模块中集成了三项关键技术：改进的透平内部冷却结构可适应更高的燃气温度；先进的模块化热障涂层（TBC）；独立式透平第4级动叶（SGT-8000H采用带冠叶片）。基于西门子公司专有的铸芯几何结构提高了冷却效率，从而减少冷却空气消耗和相关损失。同时，冷却效率的提高允许叶片不采用单晶材料，而是使用经过验证的定向结晶铸件等先进材料，从而提高了可维护性，叶片寿命也得到延长。
SGT5-9000HL燃气轮机
改进的叶片热障涂层（TBC）的抗裂性得到了提高，涂层的应变耐久性的提高是一项关键成就，可实现在最极端的条件下涂层的坚固性。
60Hz和50HzSGT-9000HL燃气轮机分别允许在10min内和12min快速启动，联合循环热启动时间小于30min，燃气轮机可以85MW/min的速度升负荷。
SGT5-9000HL燃气轮机宣传视频
典型项目
中国华电广州增城燃气冷热电三联供项目
该项目位于广州市增城区，采用2台SGT5-8000H重型燃气轮机，建设2套60万千瓦H级燃气-蒸汽联合循环机组，是目前国内单机容量最大的冷热电三联供项目。SGT5-8000H燃气轮机在联合循环ISO工况运行中出力超过670MW，发电效率大于62%。项目投产后，年发电量可达43.84 亿千瓦时，不仅为广州负荷中心提供主力电源，还向增城区内企业用户提供电、热、冷、热水等高品质能源。此外，西门子能源还为该项目提供了基于『数字化』双胞胎技术的『数字化』电厂解决方案，实现了设备维护和性能优化。
华电广州增城燃气冷热电三联供工程项目
巴基斯坦吉航1263MW联合循环电站项目
作为中巴经济走廊的标志性工程之一，该项目采用了西门子SGT5-8000H级燃气轮机，是中国企业承建的首个空冷型H级燃机电站项目。从合同签订至第一台机组具备单循环发电条件仅用了14.5个月，第二台机组仅用了15个月，刷新了全球建设纪录。项目所用的SGT5-8000H级燃气轮机天然气联合循环发电净效率可达世界领先的61.16%，发电量可满足当地近400万户家庭的用电需求，对促进当地经济发展和提高人民生活水平具有重要意义。
巴基斯坦吉航1263MW联合循环电站项目
德国Lausward热电联产联合循环电厂项目
杜塞尔多夫公用事业局为满足当地供水、供气、供电和区域供热需求，于2012年5月与西门子签署燃机合同，选用SGT5-8000H燃气轮机对 Lausward 燃煤电厂进行改造。2016年1月，机组正式投入商业运营。该项目的Fortuna机组在试运行阶段即刷新了三项世界纪录，发电净效率高达61.5%，发电装机为603.8MW，供热能力达300MW。在热启动的情况下，燃气轮机可在25分钟内达到满负荷运行，调峰潜力巨大。
德国杜塞尔多夫市劳斯沃德发电厂
英国Keadby 2发电站项目
该项目位于英国北林肯郡，由SSE Thermal运营，采用了西门子能源的SGT5-9000HL燃气轮机以及Omnivise数字服务产品组合等先进发电技术。
燃气轮机简单循环输出功率为593MW，联合循环效率高达64.18%，输出功率为849.45MW。
2023年3月正式投产，2024年该发电站以其高效的性能荣获吉尼斯世界纪录“最强大”和“最高效”联合循环发电厂认证，为近84万户家庭提供高效可靠的能源，是英国迈向净零排放目标的关键里程碑。此外，西门子能源还与SSE合作开展“Mission H₂ Power”项目，旨在开发能使SGT5-9000HL燃气轮机100%使用氢气运行的燃烧系统。
英国Keadby 2发电站项目
意大利奥斯蒂利亚联合循环电厂项目
该项目位于意大利伦巴第大区奥斯蒂利亚镇，由西门子能源承建，业主方和运营方为意大利公共事业公司EP Produzione。西门子能源与意大利工程总承包商Fata S.p.A. 和Demont s.r.l. 组成企业联合体负责项目执行。
项目装机容量为880MW，采用一个多轴配置的联合循环机组，包括一台SGT5-9000HL燃气轮机、一台SGen5-3000W燃机发电机、一台SST5-5000蒸汽轮机、一台SGen5-1200A蒸汽发电机、一台余热锅炉以及T3000控制系统。
该电厂运行效率高，CO₂排放量低，NOx排放浓度可保持在低于10mg/m³的优异水平，还能够有效平衡风力发电和太阳能发电等可再生能源馈入所造成的电网波动，是当地可持续发展和环保领域新的标杆。
意大利奥斯蒂利亚联合循环电厂项目
深圳能源集团东部电厂项目
电厂位于深圳市龙岗区大鹏镇秤头角，紧邻广东液化天然气（LNG）接收站。项目规划总容量为9×350MW级燃气蒸汽联合循环发电机组，分两期建设。
一期工程装机容量为3×39万kW（F 级）燃气发电机组，于2007年11月全部投产发电。
二期工程为中央财政支持项目、广东省 “十四五” 电力保障重点项目之一，占地面积26590㎡，总投资约33.53亿元。2022年1月25日正式核准，2022年10月28日主厂房浇筑第一方混凝土，2024年4月18日4号机组点火一次成功，2024年10月23日5号机组顺利通过168h满负荷试运，正式移交生产，转入商业运营阶段。项目采用西门子最先进的H级燃气蒸汽联合循环机组，单机容量670MW、设计效率62.14%，总装机容量134万kW。投产后年发电量约占深圳市年用电量的4.1%，将进一步满足深圳地区电力负荷增长需求，有利于优化全市电源结构，有效提高全省电网系统调峰能力及供电的可靠性，为粤港澳大湾区建设注入强劲绿色新动力。
深圳能源集团东部电厂项目
沙特NEOM新城项目
NEOM新城作为沙特“2030 愿景”的核心项目，规划面积达2.65万k㎡，目标是建成100%使用可再生能源的零碳城市。燃气轮机项目主要服务于以下需求：在可再生能源基础设施全面投运前，为新城建设提供稳定电力支持。作为可再生能源的补充，应对风电、太阳能的间歇性波动，保障能源安全。为未来氢能燃气轮机技术验证和商业化应用奠定基础。
项目设备与规模：6台SGT6-9000HL燃气轮机（60Hz机型），单机功率约600MW，总装机3.6GW。配套4台SST6-5000蒸汽轮机和8台SGen6-3000W发电机。联合循环效率超64%，CO₂减排量较传统燃油电站提升60%。
NEOM新城燃气轮机项目是沙特能源转型的关键一步，短期以传统燃气轮机保障电力供应，长期通过氢能技术实现零碳目标。其技术路径体现了“渐进式创新”策略——从掺氢燃烧到纯氢应用，从区域电网支持到本地产业链闭环。随着可再生能源基础设施的逐步完善，燃气轮机将在调峰、备用电源及氢能产业链中持续发挥重要作用，助力NEOM成为全球能源转型的标杆。
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