孫猛

摘要：能源安全是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問(wèn)題。面對(duì)能源供需格局的新變化和國(guó)際能源發(fā)展的新趨勢(shì)，我們必須推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，確保國(guó)家能源安全。作為中國(guó)主要的一次能源消費(fèi)和二次能源供應(yīng)國(guó)，燃煤發(fā)電的生產(chǎn)革命在中國(guó)整體能源生產(chǎn)革命中起著決定性的作用。從本質(zhì)上講，燃煤發(fā)電的生產(chǎn)革命是為了提高燃煤發(fā)電的效率，而高參數(shù)的超超臨界發(fā)電技術(shù)無(wú)疑是高效燃煤發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：超臨界煤;發(fā)電技術(shù);發(fā)展期待分析

1中國(guó)高效燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展

中國(guó)從1992年開(kāi)始建造超臨界機(jī)組，直到21世紀(jì)初才引進(jìn)超臨界/超超臨界技術(shù)。2004年國(guó)內(nèi)第一臺(tái)超臨界機(jī)組投產(chǎn)后，科技部將“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”列入“十五”863計(jì)劃，極大地推動(dòng)了該技術(shù)的引進(jìn)，我國(guó)600℃/600℃一次再熱超超臨界機(jī)組的消化吸收。國(guó)內(nèi)oiC電廠通過(guò)不同的合作方式引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)超超臨界機(jī)組國(guó)產(chǎn)化。

最初，東方電氣集團(tuán)和哈爾濱電氣集團(tuán)現(xiàn)有超超臨界汽輪機(jī)的進(jìn)口參數(shù)為25MPa和600℃/600℃，相應(yīng)鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)為26.25MPa和605℃/603℃。上海電氣集團(tuán)超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)進(jìn)口參數(shù)為26.25-27mpa，600℃/600℃，配套鍋爐主蒸汽壓力約為27.5-28.35mpa。經(jīng)過(guò)引進(jìn)消化吸收后，三家廠家逐步對(duì)新項(xiàng)目進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，如主蒸汽壓力從25MPa逐步提高到28和31MPa，再熱蒸汽溫度從600℃逐步提高到615和620℃。

目前，我國(guó)是世界上超超臨界1000MW機(jī)組發(fā)展最快、數(shù)量最多、容量最大、運(yùn)行性能最先進(jìn)的國(guó)家。我國(guó)25-31mpa/600℃超超臨界發(fā)電技術(shù)已逐漸成熟，具備630℃超超臨界機(jī)組研發(fā)能力。國(guó)家超超臨界二次再熱發(fā)電示范項(xiàng)目于2019年獲得批準(zhǔn)。目前，630～650℃材料的研發(fā)正在進(jìn)行，630～650℃機(jī)組的建設(shè)已成為下一階段電站建設(shè)的重要目標(biāo)。

超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)在中國(guó)的起步比發(fā)達(dá)國(guó)家晚。然而，利用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)提供的巨大舞臺(tái)，通過(guò)前期的技術(shù)轉(zhuǎn)讓和后期的自主研發(fā)，中國(guó)現(xiàn)在擁有先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造平臺(tái)和世界上最大的600℃超超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。為中國(guó)700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。為此，中國(guó)于2010年7月23日在北京成立了“國(guó)家700℃超超臨界發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”。其組成單位包括五個(gè)發(fā)電集團(tuán)、三個(gè)發(fā)電集團(tuán)，以及重點(diǎn)電力設(shè)計(jì)和研究單位、材料研究和冶煉單位。2011年6月24日，國(guó)家能源局在北京組織召開(kāi)了全國(guó)700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟第一次理事會(huì)和技術(shù)委員會(huì)會(huì)議，正式啟動(dòng)700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)研發(fā)計(jì)劃。

2中國(guó)燃煤發(fā)電機(jī)組發(fā)展中遇到的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)多年的努力，我國(guó)燃煤發(fā)電機(jī)組的水平有了很大提高，700℃技術(shù)的發(fā)展與國(guó)外幾乎同步。目前存在的主要問(wèn)題有：一是600℃機(jī)組變負(fù)荷適應(yīng)性差，系統(tǒng)優(yōu)化有待進(jìn)一步加強(qiáng)。我國(guó)現(xiàn)有機(jī)組，尤其是二次再熱機(jī)組，在變負(fù)荷下適應(yīng)性差。機(jī)組熱效率僅在額定工況下達(dá)到設(shè)計(jì)值，經(jīng)濟(jì)性能良好，但在部分負(fù)荷下，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能明顯下降。這是因?yàn)槲覈?guó)燃煤發(fā)電不僅煤質(zhì)多變，而且承擔(dān)著電力系統(tǒng)調(diào)峰的責(zé)任，導(dǎo)致部分負(fù)荷下機(jī)組經(jīng)濟(jì)性顯著下降。因此，燃煤發(fā)電機(jī)組二次再熱機(jī)組的系統(tǒng)配置仍有很大的改進(jìn)空間，需要進(jìn)一步研究節(jié)能優(yōu)化，以確保機(jī)組在適應(yīng)負(fù)荷變化的情況下具有更好的經(jīng)濟(jì)性和調(diào)峰能力。第二，700℃發(fā)電技術(shù)需要進(jìn)一步加強(qiáng)。700℃發(fā)電技術(shù)需要進(jìn)一步突破，材料研發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)和系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)需要改進(jìn)和完善。700℃機(jī)組系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的目標(biāo)是在提高機(jī)組發(fā)電效率的同時(shí)，盡可能降低機(jī)組的技術(shù)難度，尤其是降低材料難度和機(jī)組建設(shè)成本。700℃發(fā)電技術(shù)還需要解決大型鑄件和高溫管道依賴進(jìn)口等問(wèn)題，機(jī)組熱力系統(tǒng)需要優(yōu)化。目前，雖然取得了一些進(jìn)展，但仍處于關(guān)鍵階段，需要國(guó)家給予更大的支持。

3進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)燃煤發(fā)電機(jī)組發(fā)展的措施和建議

一是加強(qiáng)超燃煤機(jī)組系統(tǒng)優(yōu)化研究。根據(jù)機(jī)組現(xiàn)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以提高600/700℃時(shí)機(jī)組的效率和靈活性為研究目標(biāo)，對(duì)機(jī)組的實(shí)際工況進(jìn)行了分析，針對(duì)600/700℃超超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組的熱力系統(tǒng)優(yōu)化，圍繞機(jī)組整體工況耦合匹配機(jī)制、機(jī)組整體優(yōu)化設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。

二是加強(qiáng)燃煤發(fā)電機(jī)組與可再生能源的耦合，促進(jìn)多能源互補(bǔ)。近年來(lái)，中國(guó)積極支持可再生能源的發(fā)展。超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組存在對(duì)變負(fù)荷適應(yīng)性差的問(wèn)題，可以結(jié)合可再生能源的柔性特性進(jìn)行補(bǔ)償。因此，建議加大燃煤發(fā)電機(jī)組與可再生能源的耦合發(fā)展，開(kāi)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、海洋能與燃煤發(fā)電機(jī)組的耦合研究，建立多能源互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)，從而提高機(jī)組調(diào)峰調(diào)頻的靈活性。

三是加快燃煤發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵共性技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。組織國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)科研院所、高校、制造企業(yè)和用戶企業(yè)共同攻克燃煤發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)關(guān)鍵共性技術(shù)。我們將提高創(chuàng)新、研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和配套產(chǎn)品的能力。加強(qiáng)燃煤發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，探索建立集研發(fā)、工程應(yīng)用、技術(shù)服務(wù)于一體的A-USC創(chuàng)新中心和制造服務(wù)創(chuàng)新體系。

4結(jié)論

燃煤發(fā)電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)煤炭高效、清潔利用的重要途徑。目前，我國(guó)自主研發(fā)700℃燃煤發(fā)電技術(shù)正處于關(guān)鍵時(shí)期，但該技術(shù)的研究難度大，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。建議進(jìn)一步加大支持力度，加強(qiáng)行業(yè)協(xié)作，加強(qiáng)共性關(guān)鍵技術(shù)突破，加強(qiáng)600℃級(jí)機(jī)組系統(tǒng)優(yōu)化研究，促進(jìn)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組與可再生能源的耦合發(fā)展，促進(jìn)可互補(bǔ)，研發(fā)具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的發(fā)電機(jī)組，提高中國(guó)超超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造能力，形成系統(tǒng)集成能力和產(chǎn)業(yè)集群，為中國(guó)電力發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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