超臨界燃煤發電技術發展與展望

孫猛

摘要：能源安全是關系國民經濟和社會發展的全局性、戰略性問題。面對能源供需格局的新變化和國際能源發展的新趨勢，我們必須推進能源生產和消費革命，確保國家能源安全。作為中國主要的一次能源消費和二次能源供應國，燃煤發電的生產革命在中國整體能源生產革命中起著決定性的作用。從本質上講，燃煤發電的生產革命是為了提高燃煤發電的效率，而高參數的超超臨界發電技術無疑是高效燃煤發電技術的主要發展方向。

關鍵詞：超臨界煤;發電技術;發展期待分析

1中國高效燃煤發電技術的發展

中國從1992年開始建造超臨界機組，直到21世紀初才引進超臨界/超超臨界技術。2004年國內第一臺超臨界機組投產后，科技部將“超超臨界燃煤發電技術”列入“十五”863計劃，極大地推動了該技術的引進，我國600℃/600℃一次再熱超超臨界機組的消化吸收。國內oiC電廠通過不同的合作方式引進、消化、吸收國外技術，逐步實現超超臨界機組國產化。

最初，東方電氣集團和哈爾濱電氣集團現有超超臨界汽輪機的進口參數為25MPa和600℃/600℃，相應鍋爐的設計參數為26.25MPa和605℃/603℃。上海電氣集團超超臨界機組汽輪機進口參數為26.25-27mpa，600℃/600℃，配套鍋爐主蒸汽壓力約為27.5-28.35mpa。經過引進消化吸收后，三家廠家逐步對新項目進行了優化設計研究，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，我國是世界上超超臨界1000MW機組發展最快、數量最多、容量最大、運行性能最先進的國家。我國25-31mpa/600℃超超臨界發電技術已逐漸成熟，具備630℃超超臨界機組研發能力。國家超超臨界二次再熱發電示范項目于2019年獲得批準。目前，630～650℃材料的研發正在進行，630～650℃機組的建設已成為下一階段電站建設的重要目標。

超臨界和超超臨界發電技術在中國的起步比發達國家晚。然而，利用國內市場提供的巨大舞臺，通過前期的技術轉讓和后期的自主研發，中國現在擁有先進的設計制造平臺和世界上最大的600℃超超臨界機組的設計和運行經驗。為中國700℃超超臨界燃煤發電技術的發展奠定了良好的基礎。為此，中國于2010年7月23日在北京成立了“國家700℃超超臨界發電技術創新聯盟”。其組成單位包括五個發電集團、三個發電集團，以及重點電力設計和研究單位、材料研究和冶煉單位。2011年6月24日，國家能源局在北京組織召開了全國700℃超超臨界燃煤發電技術創新聯盟第一次理事會和技術委員會會議，正式啟動700℃超超臨界燃煤發電技術研發計劃。

2中國燃煤發電機組發展中遇到的問題

經過多年的努力，我國燃煤發電機組的水平有了很大提高，700℃技術的發展與國外幾乎同步。目前存在的主要問題有：一是600℃機組變負荷適應性差，系統優化有待進一步加強。我國現有機組，尤其是二次再熱機組，在變負荷下適應性差。機組熱效率僅在額定工況下達到設計值，經濟性能良好，但在部分負荷下，機組經濟性能明顯下降。這是因為我國燃煤發電不僅煤質多變，而且承擔著電力系統調峰的責任，導致部分負荷下機組經濟性顯著下降。因此，燃煤發電機組二次再熱機組的系統配置仍有很大的改進空間，需要進一步研究節能優化，以確保機組在適應負荷變化的情況下具有更好的經濟性和調峰能力。第二，700℃發電技術需要進一步加強。700℃發電技術需要進一步突破，材料研發、結構設計、制造技術和系統優化技術需要改進和完善。700℃機組系統節能優化的目標是在提高機組發電效率的同時，盡可能降低機組的技術難度，尤其是降低材料難度和機組建設成本。700℃發電技術還需要解決大型鑄件和高溫管道依賴進口等問題，機組熱力系統需要優化。目前，雖然取得了一些進展，但仍處于關鍵階段，需要國家給予更大的支持。

3進一步促進我國燃煤發電機組發展的措施和建議

一是加強超燃煤機組系統優化研究。根據機組現有運行經驗，以提高600/700℃時機組的效率和靈活性為研究目標，對機組的實際工況進行了分析，針對600/700℃超超超臨界燃煤發電機組的熱力系統優化，圍繞機組整體工況耦合匹配機制、機組整體優化設計等關鍵問題進行了研究。

二是加強燃煤發電機組與可再生能源的耦合，促進多能源互補。近年來，中國積極支持可再生能源的發展。超超臨界燃煤發電機組存在對變負荷適應性差的問題，可以結合可再生能源的柔性特性進行補償。因此，建議加大燃煤發電機組與可再生能源的耦合發展，開展風能、太陽能、地熱能、生物質能、海洋能與燃煤發電機組的耦合研究，建立多能源互補網絡，從而提高機組調峰調頻的靈活性。

三是加快燃煤發電機組關鍵共性技術的研究開發。組織國內優勢科研院所、高校、制造企業和用戶企業共同攻克燃煤發電機組系統關鍵共性技術。我們將提高創新、研發、設計、制造和配套產品的能力。加強燃煤發電機組基礎共性關鍵技術研發，探索建立集研發、工程應用、技術服務于一體的A-USC創新中心和制造服務創新體系。

4結論

燃煤發電技術是實現煤炭高效、清潔利用的重要途徑。目前，我國自主研發700℃燃煤發電技術正處于關鍵時期，但該技術的研究難度大，是一項復雜的系統工程。建議進一步加大支持力度，加強行業協作，加強共性關鍵技術突破，加強600℃級機組系統優化研究，促進超超臨界燃煤發電機組與可再生能源的耦合發展，促進可互補，研發具有中國自主知識產權的發電機組，提高中國超超臨界機組的設計、制造能力，形成系統集成能力和產業集群，為中國電力發展做出貢獻。

參考文獻

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