研发超超临界燃煤发电技术走持续发展之路

能够获得2007年度国家科学技术进步奖一等奖，“超超临界燃煤发电技术的研发和应用”可谓当之无愧。正是由于该项目的成功应用，使得我国大型发电设备的制造技术达到了超超临界等级，也使得我国发电装备制造水平及发电厂的运行技术进入国际先进行列。 

    该项目于2002年被列为“十五”时期国家863项目，由中国华能集团公司等电力企业牵头，与我国三大动力设备制造企业和设计、研究院所、高校等23个单位联合攻关完成。项目首次提出了我国发展超超临界火电机组的技术选型方案；完成了三种不同型式1000MW超超临界锅炉、汽轮机的设计开发、制造软件包研制和材料加工性能研究；完成了全套超超临界电站设计和运行技术的研究，形成了我国完整的超超临界电站设计和制造体系。 

    作为该项目的依托工程，中国华能集团公司浙江玉环电厂2台1000MW机组是当今国际上容量最大、同比效率最高的超超临界机组。经过近一年的运行考核，机组运行稳定，各项指标达到预期目标；供电煤耗为282.6克/千瓦时，比2006年全国平均煤耗低80多克/千瓦时；NOx排放量270毫克/立方米，二氧化硫排放量17.6毫克/立方米，远远低于国家标准。 

    该项目更加值得称赞的是，玉环电厂的投运实现了我国燃煤发电技术的多项新突破：从60万千瓦级跨入了百万千瓦级，从超临界跨入了超超临界，并实现了机组设备国产化。作为中国发电技术进步的一个最新标志，超超临界燃煤发电技术的研发和应用，对于中国电力工业乃至装备制造业的发展均具有重大意义。 

    新一代发电技术的现实选择 

    煤炭在我国一次能源结构中具有资源优势，这决定了煤电在电源结构中的基础地位在一定时期内难以改变。据统计，截至2006年，全国火电装机已达4.84亿千瓦，占全国装机总容量的78%。发电用煤占煤炭产量的一半以上，火电装机的增长带动煤炭需求不断增长。 

    长期以来，我国燃煤发电存在煤耗高、环境污染严重和装机结构不合理等问题，并越来越受到煤炭供应、环境容量、交通运输能力等多重约束。要实现电力工业又好又快发展，就必须加快电源结构调整，研究开发污染排放少、发电效率高并可形成规模化应用的洁净煤发电技术。 

    超超临界燃煤发电技术正是我国迫切需要、符合我国国情的一种洁净煤发电技术。超超临界发电技术是在超临界燃煤发电技术的基础上，通过进一步提高主蒸汽的温度和（或）压力等级来不断提高发电效率，进而不断地提高燃煤发电机组的节能环保水平。因此，发展超超临界机组是我国发电业进行结构调整、实现又好又快发展的一个重要方向。 

    经过近半个世纪的发展，超临界和超超临界技术在美、日和欧洲部分工业化国家已进入成熟和商业化运行阶段，这为我国利用国外已开发的技术成果、发挥后发优势、实现跨越式发展提供了机会。 

    与此同时，与其他新型发电技术相比，超超临界发电技术具有技术继承性，技术难点也较少，最有条件在短时间内实现规模化生产。我国基本具备了发展超超临界技术的基础条件：30万千瓦、60万千瓦亚临界机组装备制造水平已与世界先进水平接近；中国华能集团引进建设60万千瓦超临界机组，以及建设沁北电厂首台国产60万千瓦超临界机组，为开发更高等级燃煤发电技术积累了设计和运行经验。

    综合上述优势，从现实国情和现有技术条件出发，我国做出了发展国产超超临界机组的决策，并决定以华能玉环电厂为依托工程，由中国华能集团公司负责牵头实施，以产学研联合体的方式，共同开发具有我国自主知识产权的超超临界发电技术。2002年8月，国家863计划“超超临界燃煤发电技术”正式立项。2004年6月，华能玉环电厂正式开工。同年11月24日，华能沁北电厂传来首台国产60万千瓦超临界机组投产的捷报。2006年12月30日，华能玉环电厂首台百万千瓦超超临界机组投产。 

    带动发电业及电站装备业实现跨越式发展 

    我国从上世纪80年代引进30万千瓦、60万千瓦亚临界火电机组的制造技术，到完全消化吸收，用了近20年时间。国产超临界发电技术从新世纪元年起步，到投入商业化运行，只用了3年时间。而国产百万千瓦超超临界技术从项目研发到2006年玉环电厂首台机组投运，仅用了4年时间。 

    应当说，这种跨越式的发展正是发电业和电站装备制造业共同进步、共同发展的必然结果。在“超超临界燃煤发电技术”的研发和应用下，我国发电业及电站装备制造业的整体水平跃上了一个新台阶。 

    超超临界发电技术属于煤炭直接燃烧发电技术，对污染物采取的是“尾部处理”治理方式，即通过安装脱硫、除尘及脱硝等设施实现达标排放。玉环电厂在设计和建设等环节体现了节约环保、循环经济、集约设计等理念，并符合现代化大型电厂运行的特点，为国内其他百万千瓦超超临界发电厂提供了借鉴。此外，超超临界发电技术最大的难点???耐热钢材的选择及相应的参数确定，以及国内首次使用的P92、P122的金属材料等，还有技术人才培养等都为其他超超临界燃煤发电机组的建设提供了借鉴。 

    发电业受益的还不仅如此。玉环工程采用百万千瓦超超临界发电技术，取得了高效清洁的实际效果，体现了我国能源工业节约优先、能源与环境协调发展的原则。 

    目前国内燃煤电厂热效率平均约为33%，而玉环电厂1号机组热效率超过45%，其最直接的效果就是减少了一次能源的消耗。玉环的超超临界机组发电煤耗设计值为272.9克/千瓦时，比常规超临界60万千瓦机组低7~11克/千瓦时，比亚临界60万千瓦机组低18克/千瓦时。如果玉环电厂4台机组全部投产，按年设备利用小时数5500小时测算，每年比发相同电量的亚临界机组少用40万吨标准煤，比超临界机组少用20万吨标准煤。如果全国燃煤电厂都能达到玉环电厂设计能耗水平，按2006年火电发电量测算，全国可节约原煤2亿多吨，接近2006年全国用煤增长量。 

    节约煤炭，也就相应减少了燃煤发电所产生的污染物排放。通常电厂发电效率每提高1%，二氧化碳的排放将减少2%。玉环电厂4台机组全部投产后，与目前国内装机技术水平较高的超临界机组相比，每年可少排放二氧化碳50多万吨、二氧化硫2800多吨、氮氧化物约2000吨。 

    超超临界燃煤发电技术的研发和应用，立足于“引进技术、消化吸收、立足国内制造”的思想，项目的主要完成单位也是期望尽早采用国际先进且符合主流水平的发电技术和电站装备，进而带动我国电站装备制造业在短时间内实现国产化。

    事实证明，这种思想有效推动了超超临界机组国产化步伐。据了解，所有参与玉环项目投标的设备制造厂商，各自拿出了包括技术选型、设备选材、参数容量选择在内的完整锅炉或汽机制造方案。尽管最后各类设备的中标厂商只能有一家，但这些方案为后来各制造厂商开展超超临界机组制造技术攻关提供了重要参考。 

    继玉环一期工程之后，国内制造厂家目前已拥有近40台百万千瓦超超临界机组订单。这一事实说明，华能玉环一期工程的成功建设，带动我国电站装备设计制造水平达到了国内新高度，为百万千瓦超超临界机组产业化创造了条件。 

    推进产业升级 

    我国“十一五”规划纲要提出，要“以大型高效环保机组为重点优化发展火电，建设大型超超临界电站和大型空冷电站。”纲要还将超超临界火电机组列为“装备制造业振兴的重点”之一。而《国家中长期科技发展规划》明确将能源列为优先发展的领域，并在“煤的清洁高效开发利用、液化及多联产”专题中明确提出了高参数超超临界机组等技术。 

    我国“十一五”能源发展面临的生存环境与以往相比发生了很大变化。目前我国资源条件与国际竞争环境已不允许我国继续重复增加能源与资源投入带动经济增长的旧模式，必须转向依靠提高能源与资源利用率实现经济增长的发展模式。发展超超临界发电技术，无论是对优化煤电结构，还是提升电站装备制造水平，都具有重要意义。 

    国产百万千瓦超超临界技术的研发和应用，体现了《国家中长期科技发展规划》提出的“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的科技发展指导方针，符合“优先发展先进适用技术，提升能源工业技术水平”的技术发展目标，实践了“以企业为主体、市场为导向、产学研相结合”的科技创新模式。《国家中长期科技发展规划》还明确指出，要通过加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新三种方式，增强国家竞争力。就超超临界技术而言，国际上已有成熟经验，引进技术无疑是提高技术水平的捷径。但一味依赖引进，构造自己的核心技术是不可能的。因此必须坚持开放式创新，把引进国外先进技术与消化吸收结合起来，通过再创新，逐步掌握核心技术和自主知识产权。 

    回顾国产百万千瓦超超临界技术的研发过程，国产百万千瓦超超临界技术的研发，做到了“两个结合”：一是市场和技术的结合，二是电力行业和机械行业的结合。正是借助市场与技术合作使得国外先进技术得以消化，在消化的基础上进行再创新，同时将部分现有技术与国外先进技术资源进行整合，完成集成创新，最终在较短时间内实现了我国燃煤发电技术的跨越式发展。 

    中国华能集团点评:作为中国发电技术进步的一个最新标志，“超超临界燃煤发电技术”引领中国发电业走上了一条促进节约发展、清洁发展、安全发展，进而实现可持续发展的新型工业化之路，它是中国发电业科学发展的象征。 

    而作为“超超临界燃煤发电技术”项目的依托工程，同时也是中国最大的电站装备国产化项目，中国华能集团玉环电厂百万千瓦超超临界机组的建设，对今后中国华能集团的发展乃至整个中国电力工业的发展都具有重大意义。

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