【導讀】應該看到還存在著一些亟待解決的問題。今后三十年我國電力需求。將持續(xù)增長，為了確保國民經(jīng)濟的健康增長和社會的可持續(xù)發(fā)展，的用電需求和日益嚴格的環(huán)保標準。通過對幾種潔凈煤技術的比。技術的超超臨界燃煤發(fā)電技術不僅在技術上具有先進性、成熟性，疑具有重要的現(xiàn)實意義。通過分析我國電力行業(yè)及其相關行業(yè)的現(xiàn)狀，可?；A和加工制造超超臨界機組的能力。其是電站機組材料方面更為突出，還有很多工作需要做。五”863計劃已經(jīng)設立了關于“超超臨界燃煤發(fā)電技術”的課題，并正在建立了百萬等級的示范工程。目前超超臨界機組在國內開始。建設的600MW、1000MW等級的總裝機容量已超過10000MW。升，促進我國電力工實現(xiàn)跨越式發(fā)展。煤炭，交通運輸、電力生產(chǎn)、環(huán)境保護協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展。與超超臨界機組配套的大型水泵、蒸汽閥門、高壓加熱器、旁路。與超超臨界機組配套的燃煤污染物排放控制關鍵技術。企業(yè)的技術進步，調整我國的產(chǎn)業(yè)結構。

　　

【正文】 CC 的系統(tǒng)復雜 ，一些技術難點還有待解決，尚待成熟。 ? 設備投資 /電價 IGCC 和 PFBCCC 的設備投資和電價都處于較高的水平。與其它潔凈煤發(fā)電技術相比，超超臨界技術的設備投資和電價均處于較低水平。 ? 業(yè)績 超超臨界機組已經(jīng)批量化、大規(guī)模的在電力工業(yè)中應用。 CFBC已初步可以批量化應用。 PFBCCC 的業(yè)績極少。 IGCC 尚處于示范階段，僅有少量機組商業(yè)運營。 在上述潔凈煤發(fā)電技術中，循環(huán)流化床發(fā)電技術在可靠性方面尚有待進一步完善，在容量方面有待大容量化。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術及增壓流化床聯(lián)合循環(huán)技術在可靠性和技術成熟度方面尚有待完善和成熟，在容量方面有待大型化，設備投資方面有待降低，還需要經(jīng)過多年運行業(yè)績的積累。超超臨界機組在潔凈煤技術的發(fā)展歷史最長，最具有技術繼承性，技術相對成熟，超超臨界與煙氣污染控制技術結合將是未來十年至二十年潔凈煤發(fā)電技術的主流技術，預計未來在火電市場的份額可達到 70%以上。 21 2) 我國潔凈煤發(fā)電技術的現(xiàn)狀 我國潔凈煤發(fā)電技術經(jīng)過幾十年發(fā)展，取得了初步的成績，但是與世界先進水平相比仍然有一定的差距。目前我國采用潔凈煤技術的機組比例相當?shù)?；國內小容量的循環(huán)流化床鍋爐設計和制造技術已經(jīng)基本成熟，但是面臨著大型化的 問題。 PFBC 和 IGCC 也處于起步階段，距離大規(guī)模商業(yè)化應用還有很長的距離。目前超超臨界機組在國內開始建設的 600MW、 1000MW 等級的總裝機容量已超過 10000MW。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及環(huán)保要求的不斷嚴格，煤電技術面臨著越來越大的參數(shù)升級和環(huán)境壓力。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展?jié)崈裘喊l(fā)電技術是我國火力發(fā)電行業(yè)的必由之路。 ? 循環(huán)流化床發(fā)電技術 我國自 80 年代初，開始了循環(huán)流化床的研究工作， 80 年代末我國開發(fā)了多種小型循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品。 90 年代，國內的大型鍋爐制造企業(yè)開始了循環(huán)流化床鍋爐的大型化 工作。各大鍋爐廠通過與外商或國內研究單位的合作，開發(fā)出了 220t/h、 410t/h 循環(huán)流化床鍋爐。目前，國家通過從國外采購設備和技貿結合引進技術的方式，正在籌建四川白馬電廠的 300MW 循環(huán)流化床示范電站。這些都為我國發(fā)展大型循環(huán)流化床鍋爐技術積累了寶貴的經(jīng)驗。 ? 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（ IGCC）發(fā)電是目前世界上最先進、效率最高的燃煤發(fā)電方式之一。 IGCC 電廠的高效和環(huán)保，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前 IGCC 發(fā)電成本較高，國外也處在示范階段。我國在 IGCC 的一些關鍵技術和設備方面，例如 煤氣化爐、燃氣輪機等，與國外水平差距較大。目前我國利用 IGCC 發(fā)電技術的項目尚處于起步階段。 ? 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術 我國自 1981 年開始研究 PFBC 發(fā)電技術， 1991 年開始在徐州賈汪電廠建造 15MW 的工業(yè)試驗電站，已于 2020 年末投入綜合試運行?？偟膩碚f， PFBCCC 發(fā)電技術在我國剛剛起步，有待進一步的研究和完善工作。 ? 超臨界和超超臨界發(fā)電技術 22 我國 80 年代末開始從國外進口大容量超臨界機組，從瑞士ABB 公司進口的安裝在石洞口二廠的 2臺 600MW 超臨界一次中間再熱機組于 1992 年投運。從原蘇聯(lián)進口，安 裝在南京熱電廠的 2 300 MW 機組、安裝在營口電廠的 2 300MW 機組、安裝在盤山電廠的 2 500MW 機組、安裝在伊敏電廠 2 500MW 機組和安裝在后石電廠從日本三菱進口的 2 600MW 的超臨界機組都先后順利投運。 90 年代中期國內企業(yè)進一步加強了與外商的合作，引進了超臨界機組鍋爐、汽輪機等設計制造技術，大大加快了我國超臨界技術發(fā)展的步伐。目前國內企業(yè)已經(jīng)基本具備了 600MW 及以上容量、參數(shù)為 24MPa， 566/566℃ 超臨界機組自行制造的能力。經(jīng)過十幾年的努力，我國的制造業(yè)和電力工業(yè)已經(jīng)積累了較多的超臨界機組的設計制造和運行維護經(jīng)驗，而且相關的研究院所也對超臨界機組的關鍵技術進行了攻關，初步具備了超臨界機組的研發(fā)能力。 鑒于我國電力市場的多樣化需求，超超臨界發(fā)電技術、整體燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術、循環(huán)流化床發(fā)電技術等潔凈煤發(fā)電技術都會占有自己的一席之地。但是在未來二十到三十年的時間內，火電的主流技術是最有條件在短時間內實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，為電力工業(yè)提供新一代裝備的配有煙氣凈化技術的超超臨界發(fā)電技術。 4. 發(fā)展超超臨界發(fā)電技術是我國潔凈煤發(fā)電技術的必然選擇 在世界范圍內統(tǒng)計， 70%以上的電能是通過化石燃料的燃燒而產(chǎn)生 的，在我國這個比例更高，大約為 82%，其中燃煤發(fā)電占絕大部分，煤炭在 21 世紀仍是我國的主要能源。因此，燃煤發(fā)電技術的發(fā)展狀況代表了發(fā)電技術的進步程度。 超超臨界發(fā)電技術在諸多潔凈煤發(fā)電技術中最具有技術繼承性；技術難點較少；最有條件在短時間內實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，優(yōu)化我國火電裝機結構；使我國的電力技術再上一個新的臺階。因此，我國致力于發(fā)展超超臨界機組不僅是可行的、必要的，同時也是非?，F(xiàn)實的。從能源資源、環(huán)境、發(fā)電技術和可持續(xù)發(fā)展的角度綜合分析，超超臨界燃煤發(fā)電機組將成為我國電力工業(yè)的主力機組。超超臨界機組的優(yōu)勢主要 體現(xiàn)在： 1) 技術相對成熟 在幾種潔凈煤發(fā)電技術中，超超臨界發(fā)電技術在國際上是最成 23 熟的，已經(jīng)有很多機組的實際運行經(jīng)驗。為了使我國電力工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在選擇潔凈煤發(fā)電技術時，必須考慮到技術的成熟度，因此最現(xiàn)實、最可行的途徑就是加快建設超超臨界機組。 2) 便于實現(xiàn)容量大型化 CFB 機組、 PFBC 機組和 IGCC 機組的最大容量在 300MW 等級，而目前超超臨界機組已有 1000MW 等級的機組在運行。超超臨界機組單機容量大，是解決我國電網(wǎng)電量的重要手段，這方面其它幾種潔凈煤發(fā)電技術還無法與之比擬。 3) 效率高 目前國際上超超臨界 機組發(fā)電效率可達 43～ 47％，可比亞臨界機組高 6 個百分點左右，比超臨界機組高 4 個百分點左右。因此，從效率上看，超超臨界發(fā)電技術也是我國電力工業(yè)很好的選擇。 4) 供電煤耗低 根據(jù)中國電力工程顧問（集團）有限公司 2020 年的數(shù)據(jù)，超超臨界機組的供電煤耗約為 313g/kWh，比 CFB 機組的 341 g/kWh和 PFBCCC 機組的 330 g/kWh 都低，僅高于 IGCC 機組，見圖 21。隨著參數(shù)和容量的增加，超超臨界機組的供電煤耗還會進一步降低。我國第一臺華能玉環(huán)超超臨界示范機組設計供電煤耗為284g/kWh?？梢钥闯觯?選擇超超臨界機組作為我國火電的主力機組將使我國的供電煤耗率大幅度降低。 02020400060008000元/千瓦圖 幾種潔凈煤技術千瓦造價比較超超臨界（600MW+FGC+SNCR)CFB (300MW)PFBC (P200)IGCC (485MW) 24 圖 21 幾種潔凈煤發(fā)電技術供電煤耗比較 數(shù)據(jù)來源：火電結構優(yōu)化和技術升級研究，中國電力工程顧問（集團）有限公司 5) 單位造價低 根據(jù)中國電力工程顧問（集團）公司預計，在基本國產(chǎn)化后，超超臨界機組的單位千瓦造價為 4293 元 /千瓦，而 IGCC 為 6208 元/千瓦， CFB 為 5142 元 /千瓦， PFBC 為 6419 元 /千瓦（以 2020 年價格水平計算）。由此可以看出，超超臨界在投資方面也有較大 的優(yōu)勢。其比較結果如圖 22 所示。 01000202030004000500060007000元/千瓦超超臨界（600MW+FGC+SNCR)CFB (300MW)PFBC (P200)IGCC (485MW) 圖 22 幾種潔凈煤發(fā)電技術千瓦造價比較 數(shù)據(jù)來源：火電結構優(yōu)化和技術升級研究，中國電力工程顧問（集團）有限公司 6) 上網(wǎng)電價低 在基本實現(xiàn)國產(chǎn)化之后，超超臨界機組的上網(wǎng)電價為 元/MWh，而 CFB、 IGCC 和 PFBC 機組的上網(wǎng)電價分別為 元/MWh、 元 /MWh、 元 /MWh(此項為 2020 年的上網(wǎng)電價 )。因此在遠期國產(chǎn)化之后，超超臨界機組的發(fā)電效益明顯優(yōu)于其它潔凈煤發(fā)電技術。比 較結果如圖 23 所示。 25 0100200300400500元/MWh超超臨界機組（600MW＋FGD+SNCR）CFB（300MW）PFBC（P200）IGCC（485MW） 圖 23 幾種潔凈煤發(fā)電技術上網(wǎng)電價比較 數(shù)據(jù)來源：火電結構優(yōu)化和技術升級研究，中國電力工程顧問（集團）有限公司 7) 國產(chǎn)化容易 對于 IGCC 和 PFBC 技術，由于其技術含量高尚未大批量被采用，特別是關鍵設備國內還不能生產(chǎn)，如燃氣輪機、大型空分設備等尚需進口，要實現(xiàn)較高的國產(chǎn)化率，還需較長時間。而超超臨界和 CFB 相對來說，較易于實現(xiàn)高的國產(chǎn)化率，這樣會降低建設電廠的投資，并且超超臨界在國產(chǎn)化的同時更容易實現(xiàn)大型化。 8) 環(huán)保性能好 配以煙氣凈化技術的超超臨界機組，與 IGCC 機組、 PFBC 機組一樣， SO2 和 NOx 排放都能得到有效的控制，滿足環(huán)保的要求。另外由于超超臨界機組效率高和規(guī)?；瘧茫梢源蠓葴p排 CO2。 9) 發(fā)展?jié)摿Υ? 超超臨界技術有很大的潛力，隨著新材料的發(fā)展、設計技術和生產(chǎn)工藝的進步以及系統(tǒng)的優(yōu)化，超超臨界機組的參數(shù)水平還可以進一步提高，相應的機組熱效率也會有所增加。 提高煤炭利用效率，減少用煤總量，應該作為我國的一項重大發(fā)展戰(zhàn)略和技術政策。要保證經(jīng)濟增長對能源的需求，又要盡量減 26 少煤炭的用量，因此應該千方百計的提高燃煤電廠的效 率。配以煙氣凈化技術的超超臨界機組在技術和經(jīng)濟上有顯著的優(yōu)點，是高效、低污染的潔凈煤發(fā)電技術。它既能充分利用我國現(xiàn)有工業(yè)基礎和研發(fā)能力，盡快實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，又能很好地滿足我國未來電力的快速增長需求。因此，發(fā)展超超臨界發(fā)電技術符合我國能源產(chǎn)業(yè)政策，超超臨界發(fā)電技術是我國目前最有條件發(fā)展的一項潔凈煤發(fā)電技術。 5. 超超臨界機組的布局 我國幅員遼闊人口眾多，能源分布很不均勻，大部分集中在東北、西北和西南地區(qū)。作為我國主要一次能源的煤炭主要分布在內蒙、山西、貴州、四川等內陸省市地區(qū)，因此火力發(fā)電廠也大多建設在靠近這些煤 礦的地方。隨著改革開放，東南沿海地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展迅速，用電量也日益增長。但是這些地區(qū)的能源和礦產(chǎn)資源比較匱乏，缺少足夠的清潔高效的電源，依靠外省市電源的遠距離輸電已經(jīng)無法滿足用電需求。另外，我國的水能資源蘊藏十分豐富，主要集中在西南、西北和中南地區(qū)，而這些地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展相對落后，所需電量不是很大，因此水能資源的開發(fā)利用率也不高?？偟膩碚f，電源分布與電量需求之間的矛盾十分顯著。 根據(jù)中國電力工程顧問（集團）有限公司對燃料的敏感性進行分析：在一定的邊界條件下，當含稅煤價大于 290 元 /噸左右時，超臨界機組的電價要比 亞臨界機組的電價低；當含稅煤價大于 150 元/噸左右時，超超臨界機組的電價要比超臨界機組的電價低。煤價越高的地區(qū)，超超臨界機組的經(jīng)濟性越能充分的顯現(xiàn)出來。由于我國沿海地區(qū)能源資源貧乏，煤炭等資源主要靠從中西部地區(qū)運輸而來，因此煤炭價格較高，采用超超臨界發(fā)電機組可以獲得更好的經(jīng)濟效益，所以建議首先在沿海發(fā)達地區(qū)考慮采用超超臨界發(fā)電機組。 另外，沿海發(fā)達地區(qū)由于經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電量的需求不斷增加，近兩年電力供應緊張的矛盾突出，各地頻頻出現(xiàn)停電、限電現(xiàn)象。一方面我國要進行“西電東送”工程，保障東部地區(qū)的用電量；另 一方面，也應該在東部沿海地區(qū)興建高效大容量的超超臨界機組，這樣不僅能緩解緊張的電力供應，而且也可以保證沿海地區(qū)供電的安全性。由于沿海發(fā)達地區(qū)負荷相對集中，所以環(huán)保容量較 27 低，采用超超臨界發(fā)電技術，既可以有效地解決電量需求問題，又能夠有效的解決環(huán)保問題。在沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)推廣超超臨界發(fā)電技術，有條件采用海水冷卻，電廠熱效率又可以提高約 2%，因此在沿海地區(qū)應首先選用超超臨界發(fā)電技術。 在沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)推廣超超臨界燃煤發(fā)電技術的同時，其它地區(qū)依據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策和在經(jīng)濟可行的情況下，盡量采用超臨界和超超臨界發(fā)電技術， 降低我國總體煤炭消耗，減輕環(huán)境壓力。 6. 發(fā)展超超臨界發(fā)電技術的經(jīng)濟、社會、環(huán)保效益 1) 經(jīng)濟效益 積極推廣和發(fā)展供電煤耗低、熱效率高的大容量超超臨界機組，將節(jié)約大量的煤炭資源，取得很好的經(jīng)濟效益。表 22 列出了采用超超臨界機組后的節(jié)煤量預測。由表 22 中的數(shù)據(jù)可以看出，假設“十五”期間燃煤電廠裝機中有 50％為超超臨界機組，則每年可節(jié)約標煤 456 萬噸。假設“十一五”期間燃煤電廠裝機中有 75％為超超臨界機組，則每年可節(jié)約標煤 912 萬噸。 表 22 采用超超臨界后的節(jié)煤預測 時間 預計燃煤電廠裝機容量 假設超超臨界機 組裝機容量 每年節(jié)約標煤（百萬噸） 2020－ 2020 48GW 24 GW 2020－ 2020 64 GW 48 GW 總計 112 GW 72 GW ※數(shù)據(jù)來源：火電結構優(yōu)化和技術升級研究，中國電力工程顧問（集團）有限公司 2) 對國民經(jīng)濟增長的貢獻 在未來 20 年間，煤電裝機總量的凈增量約為 億千瓦，估計年均新增煤電建設規(guī)模將保持在 1650 萬千瓦。由于超超臨界發(fā)電技術相對成熟，而且對于我國的現(xiàn)有制造業(yè)來說，易于實現(xiàn)國產(chǎn)化。 28 在此期間，應該積極推廣高效、環(huán)保的大容量超超 臨界機組，使其成為我國火電的主力機組，這樣可以滿足國民經(jīng)濟增長對電力供應的緊迫要求，具有較好的節(jié)能和環(huán)保效益。反過來，能源的節(jié)約與環(huán)境質量的改善，又會促進國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。 3) 對電力工業(yè)水平的提升 在未來的二十到三十年中，我國電力工業(yè)處于快速發(fā)展時期，應該抓住這個機遇，大力發(fā)展超超臨界發(fā)電機組，完成從亞臨界到超超臨界的技術過渡，從容量和參數(shù)上優(yōu)化電源結構，實現(xiàn)火電技術的升級換代，全面提升我國的電力工業(yè)的總體技術水平。