發電設備多樣化 電力結構仍需調整
http://www.zouyunfu.com未來發電設備的研發重點是什么？其發展趨勢會怎樣？我們又將作何謀劃？
圍繞上述主題，中國動力工程學會受國家能源局委托上月在北京召開了“發電設備未來發展戰略”專家座談會。來自哈爾濱、東方、上海三大電氣集團、華能國際電力集團、清華大學及中國電力技術市場協會等單位的十多位專家各抒己見，暢所欲言。
火電技術升級是關鍵
“今后40年，我國電力工業將持續快速發展，發電裝機容量將增加到2010年的三倍。”全國電力技術市場協會秘書長江哲生如此判斷我國未來的電力市場。他認為，“受能源資源、環境、應對氣候變化的影響，電源結構將發生重大變化，其中，非化石能源的發電量將由目前的20%左右提高到50%以上，發電設備的類別也將向多樣化發展，但燃煤發電仍占有大的比重。”
由于這種原因決定了相當長時間內煤仍然是我國主力能源的資源稟賦，煤的低碳化利用，以及提高潔凈燃煤發電技術的效率并降低其排放，也依舊是發電設備未來的技術發展趨勢。
“加快火電技術升級，促進火電健康發展，實現節能減排總體目標，是今后火電技術發展的關鍵。”中國華能集團公司總經理助理蔣敏華認為，“為此，需要大力發展60萬千瓦及以上臨界（臨界）機組、低NOx燃燒技術，300～600兆瓦熱電聯產機組，整體煤氣化燃氣蒸汽聯合循環發電技術，臨界（臨界）循環流化床，空冷發電技術等，推進熱電聯產、熱電冷聯產和熱電煤氣多聯供。”
“潔凈燃煤發電技術及產品的發展是發電設備制造業的根本出路，”上海電氣集團有關人士在提交的材料中如是表述。這位人士表示，在潔凈燃煤發電技術中，提高蒸汽參數是提率幅度大、為基本的發展方向，而以奧氏體和鎳基合金材料為基礎的高臨界能大幅度提高經濟性，降低CO2排放，成為發電裝備業關注的重點，“它的發展成功與否將影響到整個行業未來幾十年的走勢”。
“預計2015～2020年將迎來潔凈燃煤發電技術發展為關鍵的第二階段，即高臨界（或稱先進臨界）發電設備的產業化，起步參數壓力≥35MPa，溫度≥700℃。”上述人士表示。
推動IGCC商業化
提及整體煤氣化聯合循環技術（IGCC），中國電力規劃設計總院前院長湯蘊琳表示，這是發電設備技術未來發展趨勢之一，他認為我國要在2015年前建成1~3個各種氣化路線的示范工程，從中吸取經驗。
IGCC是將煤炭、石油焦、重渣油、生物質等含碳燃料進行氣化，將得到的合成氣與的聯合循環相結合的先進動力系統，它既滿足了日益嚴格的排放要求，又克服了天然氣供應不足及價格昂貴的弊端，且具發展循環經濟的技術優勢，代表了潔凈煤發電技術的發展方向。
“我國的能源結構和可持續發展戰略決定了我國更需要IGCC，而它能否被接受和認可取決于其造價的降低。進一步減低造價、提率并控制CO2排放是IGCC未來發展的主題，而降低造價有效的手段就是開發低成本的關鍵技術、打破技術壟斷及加快自主技術的工程化。”上海電氣有關人士也表示，“我國在IGCC關鍵技術研發方面已有一定的基礎，發展IGCC應以建設示范電站為依托，走自主開發與適當引進的技術發展路線，在有條件的領域加大自主創新技術及其工程化的力度，實現大型化、商業化。
除了認為應構建效率更高、運行可靠的新一代IGCC多聯產系統外，來自清華大學的倪維斗院士還建議說，燃氣輪機是21世紀占主導地位的動力裝置，我國必須要舉國合力、軍民合作、持之以恒用15~25年時間發展燃氣輪機，而不是分散力量；同時，“還應該發展更先進的蒸汽輪機電站，在目前臨界的基礎上，進一步提高蒸汽參數，使蒸汽電站的效率從目前的44%~46%再上一個臺階，達到52%以上。”
發展大容量高參數混流機組
近年來，在國家政策的指導下，通過自主開發和引進技術消化吸收再創新，尤其是在三峽電站等大型水電項目的帶動下，我國大型水輪發電機組的設計制造水平已達到國際先進水平。
“從全水電發展形勢來看，大的水電市場和高的技術難度基本都集中在我國。”江哲生認為，隨著水電事業的發展，我國的水電技術將處于地位。
“高水頭大型混流式水電機組的研制和品種多樣化是今后水電設備的發展重點之一。”哈爾濱大電機研究所副所長陶星明開宗明義：到2009年底，我國水電裝機達到1.968億千瓦，在建6175萬千瓦，后續的大型項目許多都是400米以上的高水頭機組，而且大多在高山峽谷，為方便電站布置和降低造價，要開展大容量機組的研究，在提率的同時，提升機組的穩定性和可靠性。另外，常規的大型軸流、貫流和沖擊式水輪發電機組也要加強研究，并提高機組技術性能和質量。
隨著核電的大發展以及風電和太陽能等可再生能源的比例增加，抽水蓄能電站將會得到較快發展。陶星明介紹說，通過與國外合作制造和打捆招標引進技術的消化吸收，國內企業目前已具備了自主研制大型抽水蓄能機組的能力。“為了提高電站的經濟性，抽水蓄能機組向著高水頭高轉速大容量方向發展，要開展高可靠性設備的研制。”
重視碳利用封存技術
座談會上，不少專家都提到了碳技術。在展望未來發電設備的發展時，湯蘊琳將之與IGCC等并列為技術趨勢，而倪維斗也將該技術作為清潔煤利用中的脫碳問題，單獨予以闡述。
他給出了一個數字：據估計，從現在開始到2050年，考慮到大力推動節能，加速發展可再生能源、核能、天然氣，仍需利用近1000億噸標煤，“若不采用碳利用與埋存技術，CO2的排放量將遠遠不能滿足國際上的要求。”倪維斗表示，“因此，該項技術遲早要在中國逐步實施，勢在必行。”
他認為，我國從現在開始就要開展有關碳利用與埋存的各方面準備工作：燃燒前和燃燒后CO2的，盡量使能耗和投資降低；CO2的輸運，解決相關的腐蝕問題；CO2的利用；CO2在鹽水層、廢棄天然氣井、油井的可靠長期埋存和長期；CO2在地下與地下水和有關巖層的相互作用與遷移等，“這些工作牽涉到大量的基礎研究、應用研究和大小不同規模的示范，是一個長期的系統工程。”
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高臨界——按參數和材料，燃煤發電技術和產品的發展可劃分為三個里程：1.常規鐵素體材料經歷近百年的發展，達到壓力24.2Mpa、溫度566℃的高臨界參數；2.1993年開始了以新的先進鐵素體為基礎的潔凈燃煤技術，即600℃臨界的發展階段；3.預計2015～2020年將迎來以鎳基和奧氏體為基礎的高臨界（或稱先進臨界）發電設備的產業化，其起步參數壓力≥35MPa，溫度≥700℃。
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