超临界燃煤发电技术发展与展望

孙猛

摘要：能源安全是关系国民经济和社会发展的全局性、战略性问题。面对能源供需格局的新变化和国际能源发展的新趋势，我们必须推进能源生产和消费革命，确保国家能源安全。作为中国主要的一次能源消费和二次能源供应国，燃煤发电的生产革命在中国整体能源生产革命中起着决定性的作用。从本质上讲，燃煤发电的生产革命是为了提高燃煤发电的效率，而高参数的超超临界发电技术无疑是高效燃煤发电技术的主要发展方向。

关键词：超临界煤;发电技术;发展期待分析

1中国高效燃煤发电技术的发展

中国从1992年开始建造超临界机组，直到21世纪初才引进超临界/超超临界技术。2004年国内第一台超临界机组投产后，科技部将“超超临界燃煤发电技术”列入“十五”863计划，极大地推动了该技术的引进，我国600℃/600℃一次再热超超临界机组的消化吸收。国内oiC电厂通过不同的合作方式引进、消化、吸收国外技术，逐步实现超超临界机组国产化。

最初，东方电气集团和哈尔滨电气集团现有超超临界汽轮机的进口参数为25MPa和600℃/600℃，相应锅炉的设计参数为26.25MPa和605℃/603℃。上海电气集团超超临界机组汽轮机进口参数为26.25-27mpa，600℃/600℃，配套锅炉主蒸汽压力约为27.5-28.35mpa。经过引进消化吸收后，三家厂家逐步对新项目进行了优化设计研究，如主蒸汽压力从25MPa逐步提高到28和31MPa，再热蒸汽温度从600℃逐步提高到615和620℃。

目前，我国是世界上超超临界1000MW机组发展最快、数量最多、容量最大、运行性能最先进的国家。我国25-31mpa/600℃超超临界发电技术已逐渐成熟，具备630℃超超临界机组研发能力。国家超超临界二次再热发电示范項目于2019年获得批准。目前，630～650℃材料的研发正在进行，630～650℃机组的建设已成为下一阶段电站建设的重要目标。

超临界和超超临界发电技术在中国的起步比发达国家晚。然而，利用国内市场提供的巨大舞台，通过前期的技术转让和后期的自主研发，中国现在拥有先进的设计制造平台和世界上最大的600℃超超临界机组的设计和运行经验。为中国700℃超超临界燃煤发电技术的发展奠定了良好的基础。为此，中国于2010年7月23日在北京成立了“国家700℃超超临界发电技术创新联盟”。其组成单位包括五个发电集团、三个发电集团，以及重点电力设计和研究单位、材料研究和冶炼单位。2011年6月24日，国家能源局在北京组织召开了全国700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟第一次理事会和技术委员会会议，正式启动700℃超超临界燃煤发电技术研发计划。

2中国燃煤发电机组发展中遇到的问题

经过多年的努力，我国燃煤发电机组的水平有了很大提高，700℃技术的发展与国外几乎同步。目前存在的主要问题有：一是600℃机组变负荷适应性差，系统优化有待进一步加强。我国现有机组，尤其是二次再热机组，在变负荷下适应性差。机组热效率仅在额定工况下达到设计值，经济性能良好，但在部分负荷下，机组经济性能明显下降。这是因为我国燃煤发电不仅煤质多变，而且承担着电力系统调峰的责任，导致部分负荷下机组经济性显著下降。因此，燃煤发电机组二次再热机组的系统配置仍有很大的改进空间，需要进一步研究节能优化，以确保机组在适应负荷变化的情况下具有更好的经济性和调峰能力。第二，700℃发电技术需要进一步加强。700℃发电技术需要进一步突破，材料研发、结构设计、制造技术和系统优化技术需要改进和完善。700℃机组系统节能优化的目标是在提高机组发电效率的同时，尽可能降低机组的技术难度，尤其是降低材料难度和机组建设成本。700℃发电技术还需要解决大型铸件和高温管道依赖进口等问题，机组热力系统需要优化。目前，虽然取得了一些进展，但仍处于关键阶段，需要国家给予更大的支持。

3进一步促进我国燃煤发电机组发展的措施和建议

一是加强超燃煤机组系统优化研究。根据机组现有运行经验，以提高600/700℃时机组的效率和灵活性为研究目标，对机组的实际工况进行了分析，针对600/700℃超超超临界燃煤发电机组的热力系统优化，围绕机组整体工况耦合匹配机制、机组整体优化设计等关键问题进行了研究。

二是加强燃煤发电机组与可再生能源的耦合，促进多能源互补。近年来，中国积极支持可再生能源的发展。超超临界燃煤发电机组存在对变负荷适应性差的问题，可以结合可再生能源的柔性特性进行补偿。因此，建议加大燃煤发电机组与可再生能源的耦合发展，开展风能、太阳能、地热能、生物质能、海洋能与燃煤发电机组的耦合研究，建立多能源互补网络，从而提高机组调峰调频的灵活性。

三是加快燃煤发电机组关键共性技术的研究开发。组织国内优势科研院所、高校、制造企业和用户企业共同攻克燃煤发电机组系统关键共性技术。我们将提高创新、研发、设计、制造和配套产品的能力。加强燃煤发电机组基础共性关键技术研发，探索建立集研发、工程应用、技术服务于一体的A-USC创新中心和制造服务创新体系。

4结论

燃煤发电技术是实现煤炭高效、清洁利用的重要途径。目前，我国自主研发700℃燃煤发电技术正处于关键时期，但该技术的研究难度大，是一项复杂的系统工程。建议进一步加大支持力度，加强行业协作，加强共性关键技术突破，加强600℃级机组系统优化研究，促进超超临界燃煤发电机组与可再生能源的耦合发展，促进可互补，研发具有中国自主知识产权的发电机组，提高中国超超临界机组的设计、制造能力，形成系统集成能力和产业集群，为中国电力发展做出贡献。

参考文献

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[2]陈硕翼，朱卫东，张丽，唐明生，李建福.先进超超临界发电技术发展现状与趋势[J].科技中国，2018（09）：14-17.