中国开始向700摄氏度超超临界燃煤发电技术发起挑战。

　　刘铁男称“关系国家能源安全” 业内称主要发展瓶颈在材料

　　早报记者 李跃群 

　　在成为全球600摄氏度超超临界燃煤发电机组运用最多的国家之后，中国开始向700摄氏度超超临界燃煤发电技术发起挑战。与600度技术采用消化吸收的方式不同，700度技术中国将自主研发。

　　6月24日，国家能源局在北京召开国家700摄氏度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，国家发改委副主任、国家能源局局长刘铁男在会上称，“有关各方要高度重视，将这项工作上升到关系国家能源安全的层面予以落实”，并“尽快实现700摄氏度超超临界发电技术产业化”。

　　在发电领域，更高的蒸汽温度意味着更大的压力，可以相应产生更高的热效率值，从而使发电煤耗降到更低。不过这对发电机组所用材料也是更大的挑战。

　　可查资料显示，从1998年开始，欧洲就开始了700摄氏度的研发工作，如今十三年过去了，依旧未能实现首台700摄氏度超超临界火电机组的并网发电。美国和日本也有相类似的计划，不过也都遇到了技术瓶颈问题。

　　业内专家称，与600摄氏度相比，700摄氏度在发电装备的布局上差别不大。真正的考验是材料，需要耐受更高温度、更大压力，而材料科学正是中国工业的短板。

　　能源局牵头多方攻关

　　参加能源局前述会议的有中国电力工程顾问集团公司，以及相关的发电集团、设备制造企业等单位的代表。

　　刘铁男在前述会议上强调，在突破700摄氏度技术难关时，“要通过政府引导、政策支持、市场导向、企业为主的方式开展产业化科技攻关”，“要通过700摄氏度发电技术的研发和示范，提高我国关键能源技术和装备的自主化水平。”

　　这一思路得到了与会的一家设备制造商相关负责人的证实。该人士称，其所参与的一个与700摄氏度超超临界相关的项目就是典型的三方协同，包括了国内某主流发电设备制造商，五大发电集团中的一家，以及中国电力工程顾问集团公司的地方设计院。

　　国家能源局提供的稿件称，“中国启动700摄氏度超超临界发电技术研发计划有很好的产业基础和广阔的市场优势。”这点也得到了众多分析师的认同。

　　瑞银证券董事、中国电气设备分析师戴骏称，中国在600摄氏度超超临界上的技术已经非常成熟，不过用的主要是西门子的技术。“中国700度的研发实际上还是可能像高铁一样，是在消化吸收引进技术，在600度的基础上再进行改良、提高。”

　　国外一家咨询机构的能源电力部门咨询经理表示，中国现在启动700摄氏度技术研发是非常合适的，因为中国的600摄氏度超超临界火电机组是全球最多的，中国的超超临界机组运行经验也是全世界最丰富的，中国是最应该启动该技术研发的国家。

　　不过，一位资深电力专家称，700摄氏度超超临界的关键材料，目前主流的是超级镍基合金，从1998年开始，欧洲对于这种超级镍基合金便已进行了超过10万小时的仿真实验，而中国才刚刚起步，因此从时间上看是任重道远。

　　中国一次能源的构成中煤炭占了近90%，在整个中国的电力结构中，火电占到了绝对多数。

　　根据中电联2011年公布的数据，截至2010年底，中国的火电装机比例高达73.4%，而西方国家的比例大多在20%左右。

　　主要市场是金砖五国

　　随着以中国、印度为代表的发展中国家的崛起，全球燃煤机组的主要市场已从发达国家转移到了发展中国家。而中国正是全球第一大燃煤火电市场，无论是西门子、阿尔斯通还是通用，都将其燃煤发电首要市场转移到了中国，并纷纷在中国成立相应的合资企业。

　　戴骏解释，“发达国家不像国内这么无可奈何，不得不用燃煤机组。发达国家可以用燃气机组、核电机组、风电机组替代，有众多的选择。在此基础上，它们是不太愿意采用燃煤这种污染问题比较突出的发电模式作为能源的主体。”

　　中国燃煤火电在超临界以及超超临界领域上，起步时间比西方国家都晚，不过在消化吸收了国外的先进技术之后，中国已经成为了全球最大的燃煤火电机组制造国。去年，上海电气更是与印度信诚电力公司签署供货合同，将向其提供36台660MW超临界火电机组，合同金额82.9亿美元，为印度史上最大的进口合同。

　　“700度超超临界技术突破后，最主要的市场将是金砖五国。当然，中国是最大的需求方，其需求可能超过其他金砖四国的总需求量。”戴骏分析，“上升到700度，火电机组的单机容量都会比较大，很多发展中的小国家不需要，因为单机上1000兆瓦的话，有些小国家全国可能只要几台就足够了，需求较少。”

　　戴骏认为走独立自主研发的意义在于，“可以获得出口上的自由度。这有点像之前的高铁领域。在获得了独立自主的技术之后，出口就很方便了。”

　　据戴骏介绍，比如像上海电气向海外市场出口600兆瓦的超临界机组，必须得到西门子的许可。

　　材料是主要难关

　　据一位资深电力专家介绍，700摄氏度在国际上已经研究十几年了，该项目在美国被称之为美国能源部计划。在欧盟被称为热力700计划。欧洲从1998年开始启动研究。这一研究主要集中在材料领域。从系统布局上来看，700度与600度相比变化是不大的。

　　上述专家称，“700度需要采用超级镍基合金。这种材料不能称为合金钢，因为其中的主要成分不是铁，而是镍。在该技术条件下，温度是对材料最大的考验。比如说合金钢，在高温状态下，其强度将大幅下降，温度继续上升甚至会崩溃。此外，随着时间的推移，在高温高压下，材料还会出现蠕变，变形越来越厉害，直至失效。”

　　据一位熟知发电设备领域的相关人士称，国外某一流电力设备制造商曾经尝试过用超级镍基合金造了两个缸，但是报废了，这说明其也未能掌握这种材料的属性。另外焊接也是考验。“欧洲本来计划2011年在德国开始建设一个55万千瓦采用700度超超临界发电技术的电厂，但是去年宣布因为材料和造价问题无法解决，不得不推迟3年。”

　　一位不愿具名的电力从业人员称，目前700度超级镍基合金的大口径、厚管壁的制造和焊接工艺不过关。另外，价格奇贵，每吨单价是600度超超临界合金材料的9倍。

　　前述不愿具名的电力从业人员称，镍是稀有金属，一个百万千瓦级别的发电机组在使用特殊合金上得需要成百上千吨，如果大规模工业化生产，这可能会形成资源瓶颈问题。

　　中投顾问冶金行业研究员安海轩指出，目前中国并不具备对于即将研发的700度超超临界火电机组所需用到的超级镍基合金的制造能力，还处于探索研发阶段。

　　据一位冶金业人士称，“中国的冶金行业非常不值得骄傲。”仅以圆珠笔为例，科技部部长万钢在今年两会结束时曾表示，中国每年生产380亿支圆珠笔，是全球第一大圆珠笔生产大国，但中国的“笔尖珠芯近90%来自进口。”

　　一个号称能够生产龙芯的国家，为了一个圆珠笔芯，居然得让科技部启动“制笔行业关键材料及制备技术研发与产业化”国家科技支撑计划重点项目。

　　安海轩指出，中国冶金产业经历了长期的粗放式发展与扩张，积累下来的产业发展弊病比较多。资源优势以及低廉的环保成本优势，导致的后果是，该产业在发展过程中形成的落后产能较大，初级产品较多。“虽然中国在超超临界机组取得了举世瞩目的发展，但关键零部件和原材料主要依靠进口，对新型耐高温材料的加工工艺性能和应用性能还没完全掌握，600度等级新型耐热钢尚未实现国产化，主要还处于研发试验阶段。”

　　上述国外咨询机构的能源电力部门咨询经理称，“别说管道材料了，就连变压器里面好点的硅钢片中国都要进口。”一位电力人士也向早报记者表示，这次能源局开会去的都是电力界的，思路是倒置的。

　　据业内人士称，别说700度的材料，就连600度的管道材料，中国目前都得全部进口。一位核电人士也向早报记者表示，虽然中国的核电自主化程度很高，但是在关键部件的材料方面也依旧是短板，“比如国内生产的燃料棒包壳质量与国外相比，有一定的差距。”

　　戴骏分析，以国内目前的技术水平，未来的700度超超临界技术所用的关键材料可能依旧需要进口，“不过核心材料无法掌握倒不是特别大的问题。比如波音飞机也是这样的，很多的关键零部件都不是美国人生产的。波音的知识产权大部分集中在总设计和组装方面。”

　　这或许意味着，中国的700摄氏度超超临界燃煤技术可能会走中国特色的高铁道路——虽然不少设备、材料需要进口，但这依旧是拥有自主知识产权的产品。

　　名词解释

　　什么是临界

　　燃煤发电机组运行过程中，锅炉内工质都是水，水的临界点压力为22.12MPa(MPa是压强的单位，工程上常说成压力，1MPa=100万Pa，1Pa=1牛顿/平方米)，温度374.15摄氏度；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点。

　　超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力的机组，而亚临界机组是指主蒸汽压力低于这个临界压力的机组，通常出口压力在15.7-19.6 MPa。

　　

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