“600℃超超臨界燃煤機組的發電效率約為45.4%，其設計發電標煤耗約為271g/kwh。而我們計劃研發的700℃超超臨界發電機組發電效率將超過51％，單位標煤耗則可以降低到241g/kwh。舉例來說，一臺600MW機組，年利用小時數按照5500小時計算，年發電總量為33億千瓦時，那么700℃超超臨界機組每年的耗煤量約為79.5萬噸，比600℃超超臨界機組的89.4萬噸減少了9.9萬噸。”國家700℃超超臨界燃煤發電技術創新聯盟（以下簡稱“創新聯盟”）副秘書長、中國電力工程顧問集團公司總工程師孫銳通過數字再三強調700℃超超臨界機組研發的重大意義。
6月24日，國家能源局組織召開了國家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。盡管去年7月份創新聯盟已經宣布成立，但由于項目涉及單位眾多，研究領域寬廣，所以為了更穩妥地推進項目發展，經過接近一年的精心前期籌劃，該聯盟才開始正式運作。
創新聯盟理事會囊括了我國五大發電集團、三大動力集團，以及重點電力設計、研究單位、材料研究和冶煉單位等。而國家能源局局長劉鐵男則親自擔當理事長，則更凸顯了國家對于該項目的高度重視。
“發展700℃超超臨界發電技術，是優化調整以煤為主電力結構的重要舉措，是實現中國煤炭資源清潔高效利用、深入推進節能減排的要求，也是國家能源戰略的重要內容。”劉鐵男在會議上指出。
中國700℃超超臨界燃煤發電技術研發蓄勢待發。
技術研發益處多多
“盡管我國已經大力發展可再生能源，但煤炭作為我國的主要能源在今后相當長的時間內不會發生大的變化。”孫銳對本報記者介紹說，“因此，提高火電廠的發電效率，減少發電煤耗，對我國節約能源、降低污染物和二氧化碳排放具有重大意義。”
為了應對全球氣候變化，我國提出了2020年非化石能源消費比重達到15％左右及2020年單位GDP的二氧化碳排放強度比2005年下降40％－45％的目標。而達到這目標，則需要中國能源界做出巨大努力。
“與600℃超超臨界發電技術相比，700℃超超臨界燃煤發電技術的二氧化碳排放將減少11%，采用700℃超高參數火電機組是我國實現CO2減排目標的最重要措施之一。這將緩解我國在國際政治交往中有關環境保護方面的巨大壓力，有助于樹立我國負責任大國形象。所以，從這個角度來講，700℃技術研發也是必須的。”孫銳表示。
據相關部門預測，到2020年全國發電裝機容量超過17億千瓦， 煤電裝機容量將超過10億千瓦，同時還有一大批效率低、污染嚴重的機組需要關停。面對節能減排的壓力和新增發電容量及替代發電容量的市場需求，需要開發更清潔、更高效的火力發電機組。“由于700℃超超臨界的研發周期較長，我們起步較晚，因此，要盡快取得突破性進展，才能趕上國際上的步伐。”孫銳解釋道。
據介紹，本項目的實施將使我國掌握700℃超超臨界燃煤發電主要設備及部件高溫材料冶煉工藝、加工制造、焊接及檢測等關鍵技術，進而形成700℃超超臨界燃煤發電機組的自主設計、開發和制造能力，全面拉升我國冶金、機械和電力企業的核心競爭力。
“該項目的研發，有一個最重要的環節就是對于主設備高溫部件的性能驗證試驗。由于國內還沒有一個驗證試驗平臺，國內自主研發的新材料無法得到長期性能數據。現在通過700℃的研發，這個問題就會得到解決。”孫銳對記者介紹說，“在該項目計劃中，要在一臺現役的火電機組上進行改造，建立一個高溫部件的驗證試驗平臺，這樣在完成700℃材料和部件研發的同時，對600℃材料的自主化進程也將起到良好的促進作用。”
“更為關鍵的是，本項目的實施將使我國快速融入國際電力科技和工程最前沿，形成自主知識產權，為不久將來實現技術超越奠定基礎。”孫銳強調說。
技術難題不僅是高溫材料
“在700℃超超臨界技術開發計劃中，耐熱材料的研發占據至關重要的地位，耐熱材料是先進燃煤電站建設最主要的制約因素。”作為聯盟技術委員會4個專項工作組之一的材料組組長、中國鋼研科技集團結構材料研究所副所長劉正東坦言，“但是，700℃燃煤電站需要的材料，目前從國際范圍講，均沒有已確認滿足電站設計要求的成熟材料。”
據介紹，對于燃煤電站，蒸汽溫度從600℃提升到700℃，在材料技術是巨大挑戰。燃煤電站對材料性能要求一般主要包括：持久蠕變性能、抗蒸汽腐蝕性能、焊接性、冷-熱加工性能。此外，還要考慮材料的經濟性問題。
“目前階段，700℃高溫材料的價格是600℃的10倍以上，經濟因素也是歐洲的AD700示范工程暫緩的重要原因。” 同時作為系統及工程方案組組長的孫銳說，“所以，700℃機組要在市場中得到應用，無論是主機設備，還是系統布置設計，都必須要在減少高溫材料使用量方面下大氣力，要對電廠的整體設計進行創新，以最大限度的降低工程投資。”
對于鍋爐組組長、上海電氣集團鍋爐廠總工程師徐雪元來說，材料仍然是繞不開的難題，“700℃的高溫對鍋爐傳熱要求更高了，在材料昂貴的前提下，如何使受熱面合理分布，則是我們鍋爐組需要重點考慮的。”
據介紹，由于溫度和壓力的提升，對于鍋爐的材料、安裝、施工均提出了新要求。由于目前700℃材料國內外都不是很成熟，所以其腐蝕性、抗氧性等特征都需要進一步的研究。
“這需要大量的實驗時間和資金投入，所以離開國家支持是不可能的。”徐雪元表示，“材料組和我們研究的側重點不同，他們要進行更前端的材料研制，而我們則側重于材料應用。在目前的情況下，我們鍋爐組不僅要考慮節能，也要考慮如何減少SO2，CO2的排放。”
王為民，汽輪機組組長、中國東方電氣集團中央研究院院長，在談到該項目時，則認為對于汽輪機的研發而言，大型高溫鑄件、鍛件重量將達到10-30噸，因此，大型高溫鑄件、鍛件的加工及各種不同高溫材料的焊接都是需要攻關的重點。
創新聯盟優勢明顯
據介紹，該創新聯盟是能源局組織的第一個能源方面的創新聯盟，該聯盟主要起組織協調的作用。
創新聯盟的主要任務是圍繞700℃超超臨界燃煤發電技術創新的共性和關鍵技術開展技術研究，突破核心技術，實現700℃超超臨界燃煤發電技術的自主化；促進700℃超超臨界燃煤發電技術在國內和國際上的技術合作與交流，加速創新成果轉化和工程應用；帶動國內相關產業的發展，提高超超臨界燃煤發電的技術水平。
由于700℃超超臨界燃煤發電技術已列入“十二五”國家科技計劃和能源科技“十二五”規劃，國家能源局和科技部各有側重地安排了相應的科技項目，通過國家科技專項資金與課題承擔單位按照規定比例自籌相結合的方式，按照科技項目管理辦法，分別與各研究課題的承擔單位簽訂合同，以保證個課題研究的順利完成。
“由于700℃超超臨界燃煤發電技術涉及面廣，各類技術交叉點多，研發周期長，通過聯盟的統籌規劃、協調，可以避免各科研項目在內容上的重復和進度上的不協調。目前我們正在制定700℃超超臨界燃煤發電技術開發技術路線和總體工作計劃，研究確定科研課題的劃分和承擔單位；組織申請承擔政府主管部門相關的科技項目。”孫銳對記者介紹說，“聯盟以后的具體工作會主要會側重協調各課題之間的交叉內容及課題的工作進度，組織專家對課題的關鍵內容進行研討、評審以及組織相關的國內外技術交流等幾個方面。”
清潔燃煤發電多途徑并行
“目前，我們國家在清潔燃煤發電技術研發方面是多途徑并行，超超臨界發電技術只是其中一方面，”孫銳最后對記者強調說，“在國家能源局的推動下，包括IGCC、600MW超臨界循環流化床鍋爐、碳捕捉等項目都在持續推進。”
據介紹，“十一五”期間，我國在清潔燃煤發電技術方面取得了很大的成績，上海12萬噸/年CO2捕集項目投入運行；天津綠色煤電的265MW整體煤氣化聯合循環示范工程（IGCC)基本完成了建設，已進入調試階段；并且已完成了600MW超臨界循環流化床鍋爐的開發和白馬示范工程的準備工作。
根據相關資料，在‘十二五’期間，國家在能源領域中也會重點推動700℃以上高參數超超臨界發電、400MW級整體煤氣化聯合循環發電技術（IGCC）、燃煤污染物一體化控制、二氧化碳捕集、利用和封存技術、先進循環流化床鍋爐技術等，并且一些項目已經啟動，并按照相應的計劃開展各項工作。
“所以，700℃超超臨界燃煤發電技術的研發將和其它清潔燃煤發電技術一起，共同推動我國燃煤發電領域的技術升級和多元化發展。”孫銳最后總結說。
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