超超臨界發(fā)電技術(shù)進(jìn)入新階段

【亞洲風(fēng)機(jī)網(wǎng)】“當(dāng)前，超超臨界發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到更加注重自主創(chuàng)新、更加智能優(yōu)化控制、更加清潔低碳環(huán)保的新階段?！痹诮沼芍袊?guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)、華能山東發(fā)電有限公司、中國(guó)電力科技網(wǎng)聯(lián)合舉辦的第十屆超超臨界機(jī)組技術(shù)交流年會(huì)上，中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)常務(wù)副秘書長(zhǎng)朱月祥表示。

超超臨界發(fā)電技術(shù)進(jìn)入新階段

2006年11月，華能玉環(huán)電廠1號(hào)百萬(wàn)千瓦機(jī)組的投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)百萬(wàn)千瓦超超臨界工程設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)技術(shù)的重大突破。十年來(lái)，燃煤發(fā)電技術(shù)不斷創(chuàng)新，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組、超低排放燃煤發(fā)電技術(shù)廣泛應(yīng)用;60萬(wàn)千瓦級(jí)、百萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界二次再熱機(jī)組和世界首臺(tái)60萬(wàn)千瓦級(jí)超臨界循環(huán)流化床機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行。與早期設(shè)計(jì)的百萬(wàn)千瓦超超臨界機(jī)組相比，最新設(shè)計(jì)的百萬(wàn)千瓦二次再熱超超臨界機(jī)組供電效率提高3.59%，供電煤耗下降22.6克/千瓦時(shí)。

“現(xiàn)在我國(guó)煤電超臨界/超超臨界機(jī)組無(wú)論容量、參數(shù)、效率、煤耗均達(dá)到世界領(lǐng)先水平，成為世界上具有超超臨界機(jī)組數(shù)量最多、蒸汽參數(shù)最高和供電煤耗最低的國(guó)家，超低排放改造技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。循環(huán)流化床發(fā)電機(jī)組也向著超臨界和超超臨界參數(shù)發(fā)展?！敝袊?guó)電力科技網(wǎng)CEO魏毓璞向《中國(guó)電力報(bào)》記者表示。在他看來(lái)，隨著能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的快速推進(jìn)，煤電行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)在面臨著許多問(wèn)題，形勢(shì)嚴(yán)峻，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。

加大攻關(guān)力度強(qiáng)化自主創(chuàng)新

“超超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展從采用引進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)到自主設(shè)計(jì)，再到完全自主設(shè)計(jì)，經(jīng)歷了設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化、工藝國(guó)產(chǎn)化、生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)化、調(diào)試國(guó)產(chǎn)化的過(guò)程?！惫枮I鍋爐廠有限公司鍋爐設(shè)計(jì)開發(fā)處副處長(zhǎng)夏良偉在上述會(huì)議上表示。

“加大攻關(guān)力度，強(qiáng)化自主創(chuàng)新”在《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016~2020年)》中也有重要章節(jié)?！峨娏Πl(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016~2020年)》強(qiáng)調(diào)，應(yīng)用推廣一批相對(duì)成熟、有市場(chǎng)需求的新技術(shù)，盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。試驗(yàn)示范一批有一定積累，但尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的適用技術(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證技術(shù)路線和經(jīng)濟(jì)性。集中攻關(guān)一批前景廣闊但核心技術(shù)受限的關(guān)鍵技術(shù)。鼓勵(lì)企業(yè)增加研發(fā)投入，積極參與自主創(chuàng)新。

“進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠雖然均從國(guó)外引進(jìn)了先進(jìn)的超臨界、超超臨界技術(shù)，但由于引進(jìn)的技術(shù)源頭較多，各主機(jī)廠及研究院所研究力量和資源比較分散等原因，對(duì)于超超臨界汽輪機(jī)，僅解決了葉片、緊固件等小型關(guān)鍵部件的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題?！惫枮I汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司研究院材料技術(shù)研究所副所長(zhǎng)彭建強(qiáng)在上述會(huì)議上談道，“對(duì)于高溫轉(zhuǎn)子用高Cr轉(zhuǎn)子鍛件，雖然國(guó)內(nèi)主機(jī)廠和重機(jī)廠在聯(lián)合開發(fā)，但是進(jìn)展緩慢，至今高參數(shù)超超臨界汽輪機(jī)用高Cr轉(zhuǎn)子仍以進(jìn)口為主?！?/p>

記者注意到，“進(jìn)一步提高電站輔機(jī)制造水平，推進(jìn)關(guān)鍵配套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化”在《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014~2020年)》被列為重點(diǎn)內(nèi)容。

“目前，已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)行機(jī)組的最高進(jìn)汽溫度已經(jīng)達(dá)到620攝氏度。國(guó)內(nèi)外正在開展蒸汽溫度達(dá)700攝氏度及以上等級(jí)的超超臨界機(jī)組的研發(fā)工作。然而對(duì)于630~650攝氏度等級(jí)的超超臨界機(jī)組，國(guó)內(nèi)外研究的相對(duì)較少。這主要是因?yàn)闆]有合適的高溫材料?！鄙教鼐S克國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司煤電技術(shù)經(jīng)理畢艷艷在接受記者采訪時(shí)表示，高溫材料是高參數(shù)機(jī)組的基礎(chǔ)。只有具備高溫性能優(yōu)異的電站材料，才能制造出高參數(shù)的發(fā)電設(shè)備。

在“十三五”期間，對(duì)于超超臨界發(fā)電技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016~2020年)》明確強(qiáng)調(diào)，要全面掌握擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)、制造技術(shù);以高溫材料為重點(diǎn)，加快攻關(guān)700攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù);研究開展中間參數(shù)等級(jí)示范，實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率突破50%，推進(jìn)自主產(chǎn)權(quán)的60萬(wàn)千瓦級(jí)超超臨界CFB發(fā)電技術(shù)示范。

智能電廠技術(shù)是未來(lái)發(fā)展方向

“智能電廠技術(shù)是未來(lái)十年火電廠發(fā)展方向?！比珖?guó)電力行業(yè)熱工自動(dòng)化技術(shù)委員會(huì)秘書長(zhǎng)陳世和在上述會(huì)議上講道。據(jù)陳世和介紹，中國(guó)現(xiàn)代火電廠控制發(fā)展經(jīng)歷了以DCS系統(tǒng)應(yīng)用(1985~2000)為特征的自動(dòng)化、現(xiàn)場(chǎng)總線+SIS應(yīng)用(2000~2015)為特征的數(shù)字化到目前正在進(jìn)行的CPS+智能控制推廣(2015~)為特征的智能化三個(gè)階段。

記者注意到，《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃(2016~2020年)》著重強(qiáng)調(diào)：“發(fā)展智能發(fā)電技術(shù)，開展發(fā)電過(guò)程智能化檢測(cè)、控制技術(shù)研究與智能儀表控制系統(tǒng)裝備研發(fā)，攻關(guān)高效燃煤發(fā)電機(jī)組、大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、重型燃?xì)鈾C(jī)組、核電機(jī)組等領(lǐng)域先進(jìn)運(yùn)行控制技術(shù)與示范應(yīng)用?！?/p>

目前火電廠運(yùn)行面臨的煤質(zhì)多變、氣候多變、負(fù)荷多變、煤價(jià)多變的“四變”，對(duì)超超臨界發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)提出新的要求。陳世和認(rèn)為，在這種情況下，機(jī)組的主要參數(shù)要能控制得更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定，適應(yīng)長(zhǎng)期運(yùn)行在中低負(fù)荷的情況，同時(shí)，更好地滿足超低排放的要求，實(shí)現(xiàn)智能在線優(yōu)化技術(shù)。

陳世和多次在全國(guó)專業(yè)技術(shù)論壇和各大發(fā)電集團(tuán)作“智能電廠技術(shù)”專題報(bào)告，并牽頭編寫出版全國(guó)首部《智能電廠技術(shù)發(fā)展綱要》。在陳世和及眾多專家看來(lái)，智能電廠是指在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能的傳感與執(zhí)行、控制和管理等技術(shù)，達(dá)到更安全、高效、環(huán)保運(yùn)行，與智能電網(wǎng)相互協(xié)調(diào)的發(fā)電廠。

“推進(jìn);互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源;發(fā)展。探索建設(shè)多能源互補(bǔ)、分布式協(xié)調(diào)、開放共享的能源互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建清潔低碳、高效安全的現(xiàn)代能源體系?！鼻安痪冒l(fā)布的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》也對(duì)智能發(fā)展有明確要求，其中尤其強(qiáng)調(diào)：“推動(dòng)信息技術(shù)與制造、能源、材料、生物等技術(shù)融合滲透，催生新技術(shù)，打造新業(yè)態(tài)?！?/p>

“智能電廠是數(shù)字化電廠的延伸與發(fā)展，它給我們呈現(xiàn)的格局是，橫向打通不同專業(yè)、不同區(qū)域、不同時(shí)段的界限，縱向打通各層級(jí)設(shè)備界限、控制與管理的界限，能靈活、高效地滿足用戶的需求，達(dá)到技術(shù)與管理的完美融合?！北緦脮?huì)議主席、國(guó)務(wù)院參事室特約研究員、國(guó)家發(fā)展改革委原能源局局長(zhǎng)徐錠明在會(huì)上表示。在徐錠明看來(lái)，構(gòu)建現(xiàn)代能源體系，要格外重視運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代信息和數(shù)據(jù)這些重要的資源。

碳排放問(wèn)題正式擺上議事日程

《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》指出:到2020年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2015年下降18%，碳排放總量得到有效控制。全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)啟動(dòng)運(yùn)行;到2020年，能源消費(fèi)總量控制在50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)。方案尤其提出大型發(fā)電集團(tuán)單位供電二氧化碳排放控制在550克/千瓦時(shí)以內(nèi)。

“申能安徽平山二期擴(kuò)建項(xiàng)目;汽輪發(fā)電機(jī)組分軸高低位布置;設(shè)計(jì)，是當(dāng)前可以實(shí)現(xiàn)的最低碳排放的煤電技術(shù)?！钡谑畬贸R界機(jī)組技術(shù)交流年會(huì)會(huì)議主席、清華大學(xué)教授毛健雄在談到煤電如何應(yīng)對(duì)減排二氧化碳挑戰(zhàn)之路時(shí)特別指出。據(jù)毛健雄教授介紹，作為國(guó)家電力示范工程的“汽輪發(fā)電機(jī)組分軸高低位布置二次再熱”技術(shù)，是把盡可能提高蒸汽溫度、二次再熱技術(shù)、最大限度地減少熱力學(xué)損失完整結(jié)合，從而在現(xiàn)有材料許可的條件下，可以達(dá)到低于美國(guó)煤電二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。

“混合燃燒在許多國(guó)家都是完成二氧化碳減排最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)措施，益處包括利用本地資源發(fā)電、減少煙氣處理量以及資源的高效利用，并且上述優(yōu)勢(shì)可以在非常低的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)下得以實(shí)現(xiàn)?！敝袊?guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)有限公司副總工程師龍輝在談及碳排放的問(wèn)題時(shí)提出。

龍輝在會(huì)上提出，我國(guó)南方大部分機(jī)組以超(超超)臨界機(jī)組為主，可以進(jìn)行以降低碳排放為目標(biāo)，降低碳稅為核心的技術(shù)改造，可組織大型燃煤鍋爐混燒生物質(zhì)進(jìn)行碳減排示范。

“混燒時(shí)生物質(zhì)在大型煤粉爐(包括超超臨界煤粉爐)中摻燒的比例可達(dá)10~20%。對(duì)循環(huán)流化床鍋爐，生物質(zhì)混燒的比例可在0~100%之間，更加靈活?！睋?jù)毛健雄教授介紹，全世界現(xiàn)在共有150多套煤與生物質(zhì)混燒發(fā)電的實(shí)例，其中100套在歐盟國(guó)家，他們具有最豐富的生物質(zhì)混燒發(fā)電的經(jīng)驗(yàn)，40多套在美國(guó)，其余在澳大利亞。

記者注意到，“加快燃煤與生物質(zhì)耦合發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”也被《“十三五”電力規(guī)劃》列為重要內(nèi)容。同時(shí)規(guī)劃還強(qiáng)調(diào)積極發(fā)展新型煤基發(fā)電技術(shù)，突破常規(guī)煤電效率瓶頸。

“火電廠采用CCS應(yīng)對(duì)二氧化碳減排現(xiàn)在還具有很大的不確定性?！蔽贺硅蹦軌蛘J(rèn)為。他建議，至2050年，燃煤火電廠走向二氧化碳接近零排放(超過(guò)90%的二氧化碳排放降低率)的目標(biāo)可以通過(guò)采用近期、中期和長(zhǎng)期的技術(shù)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，即盡可能提高效率，同時(shí)采用生物質(zhì)混燒，直至將煤電的二氧化碳的減排率提到超過(guò)50%以上，在此基礎(chǔ)上，在CCS技術(shù)達(dá)到可用時(shí)，實(shí)現(xiàn)煤電二氧化碳減排率超過(guò)90%的長(zhǎng)期目標(biāo)。