近日，國家能源局局長(zhǎng)劉鐵男督促有關(guān)各方“盡快實(shí)現(xiàn)700攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”。

在成為全球600攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)用最多的國家之后，中國開始向700攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)發(fā)起挑戰(zhàn)。與600度技術(shù)采用消化吸收的方式不同，700度技術(shù)中國將自主研發(fā)。

6月24日，國家能源局在北京召開國家700攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟第一次理事會(huì)和技術(shù)委員會(huì)會(huì)議，國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長(zhǎng)劉鐵男在會(huì)上稱，“有關(guān)各方要高度重視，將這項(xiàng)工作上升到關(guān)系國家能源安全的層面予以落實(shí)”，并“盡快實(shí)現(xiàn)700攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”。

在發(fā)電領(lǐng)域，更高的蒸汽溫度意味著更大的壓力，可以相應(yīng)產(chǎn)生更高的熱效率值，從而使發(fā)電煤耗降到更低。不過這對(duì)發(fā)電機(jī)組所用材料也是更大的挑戰(zhàn)。

可查資料顯示，從1998年開始，歐洲就開始了700攝氏度的研發(fā)工作，如今十三年過去了，依舊未能實(shí)現(xiàn)首臺(tái)700攝氏度超超臨界火電機(jī)組的并網(wǎng)發(fā)電。美國和日本也有相類似的計(jì)劃，不過也都遇到了技術(shù)瓶頸問題。

業(yè)內(nèi)專家稱，與600攝氏度相比，700攝氏度在發(fā)電裝備的布局上差別不大。真正的考驗(yàn)是材料，需要耐受更高溫度、更大壓力，而材料科學(xué)正是中國工業(yè)的短板。

能源局牽頭多方攻關(guān)

參加能源局前述會(huì)議的有中國電力[1.96 2.08%]工程顧問集團(tuán)公司，以及相關(guān)的發(fā)電集團(tuán)、設(shè)備制造企業(yè)等單位的代表。

劉鐵男在前述會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，在突破700攝氏度技術(shù)難關(guān)時(shí)，“要通過政府引導(dǎo)、政策支持、市場(chǎng)導(dǎo)向、企業(yè)為主的方式開展產(chǎn)業(yè)化科技攻關(guān)”，“要通過700攝氏度發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和示范，提高我國關(guān)鍵能源技術(shù)和裝備的自主化水平。”

這一思路得到了與會(huì)的一家設(shè)備制造商相關(guān)負(fù)責(zé)人的證實(shí)。該人士稱，其所參與的一個(gè)與700攝氏度超超臨界相關(guān)的項(xiàng)目就是典型的三方協(xié)同，包括了國內(nèi)某主流發(fā)電設(shè)備制造商，五大發(fā)電集團(tuán)中的一家，以及中國電力工程顧問集團(tuán)公司的地方設(shè)計(jì)院。

國家能源局提供的稿件稱，“中國啟動(dòng)700攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù)研發(fā)計(jì)劃有很好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和廣闊的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。”這點(diǎn)也得到了眾多分析師的認(rèn)同。

瑞銀證券董事、中國電氣設(shè)備分析師戴駿稱，中國在600攝氏度超超臨界上的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，不過用的主要是西門子的技術(shù)。“中國700度的研發(fā)實(shí)際上還是可能像高鐵一樣，是在消化吸收引進(jìn)技術(shù)，在600度的基礎(chǔ)上再進(jìn)行改良、提高。”

國外一家咨詢機(jī)構(gòu)的能源電力部門咨詢經(jīng)理表示，中國現(xiàn)在啟動(dòng)700攝氏度技術(shù)研發(fā)是非常合適的，因?yàn)橹袊��?00攝氏度超超臨界火電機(jī)組是全球最多的，中國的超超臨界機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也是全世界最豐富的，中國是最應(yīng)該啟動(dòng)該技術(shù)研發(fā)的國家。

不過，一位資深電力專家稱，700攝氏度超超臨界的關(guān)鍵材料，目前主流的是超級(jí)鎳基合金，從1998年開始，歐洲對(duì)于這種超級(jí)鎳基合金便已進(jìn)行了超過10萬小時(shí)的仿真實(shí)驗(yàn)，而中國才剛剛起步，因此從時(shí)間上看是任重道遠(yuǎn)。

中國一次能源的構(gòu)成中煤炭占了近90%，在整個(gè)中國的電力結(jié)構(gòu)中，火電占到了絕對(duì)多數(shù)。

根據(jù)中電聯(lián)2011年公布的數(shù)據(jù)，截至2010年底，中國的火電裝機(jī)比例高達(dá)73.4%，而西方國家的比例大多在20%左右。

主要市場(chǎng)是金磚五國

隨著以中國、印度為代表的發(fā)展中國家的崛起，全球燃煤機(jī)組的主要市場(chǎng)已從發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國家。而中國正是全球第一大燃煤火電市場(chǎng)，無論是西門子、阿爾斯通還是通用，都將其燃煤發(fā)電首要市場(chǎng)轉(zhuǎn)移到了中國，并紛紛在中國成立相應(yīng)的合資企業(yè)。

戴駿解釋，“發(fā)達(dá)國家不像國內(nèi)這么無可奈何，不得不用燃煤機(jī)組。發(fā)達(dá)國家可以用燃?xì)鈾C(jī)組、核電機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組替代，有眾多的選擇。在此基礎(chǔ)上，它們是不太愿意采用燃煤這種污染問題比較突出的發(fā)電模式作為能源的主體。”

中國燃煤火電在超臨界以及超超臨界領(lǐng)域上，起步時(shí)間比西方國家都晚，不過在消化吸收了國外的先進(jìn)技術(shù)之后，中國已經(jīng)成為了全球最大的燃煤火電機(jī)組制造國。去年，上海電氣[6.88 0.29% 股吧]更是與印度信誠電力公司簽署供貨合同，將向其提供36臺(tái)660MW超臨界火電機(jī)組，合同金額82.9億美元，為印度史上最大的進(jìn)口合同。

“700度超超臨界技術(shù)突破后，最主要的市場(chǎng)將是金磚五國。當(dāng)然，中國是最大的需求方，其需求可能超過其他金磚四國的總需求量。”戴駿分析，“上升到700度，火電機(jī)組的單機(jī)容量都會(huì)比較大，很多發(fā)展中的小國家不需要，因?yàn)閱螜C(jī)上1000兆瓦的話，有些小國家全國可能只要幾臺(tái)就足夠了，需求較少。”

戴駿認(rèn)為走獨(dú)立自主研發(fā)的意義在于，“可以獲得出口上的自由度。這有點(diǎn)像之前的高鐵領(lǐng)域。在獲得了獨(dú)立自主的技術(shù)之后，出口就很方便了。”

據(jù)戴駿介紹，比如像上海電氣向海外市場(chǎng)出口600兆瓦的超臨界機(jī)組，必須得到西門子的許可。

材料是主要難關(guān)

據(jù)一位資深電力專家介紹，700攝氏度在國際上已經(jīng)研究十幾年了，該項(xiàng)目在美國被稱之為美國能源部計(jì)劃。在歐盟被稱為熱力700計(jì)劃。歐洲從1998年開始啟動(dòng)研究。這一研究主要集中在材料領(lǐng)域。從系統(tǒng)布局上來看，700度與600度相比變化是不大的。

上述專家稱，“700度需要采用超級(jí)鎳基合金。這種材料不能稱為合金鋼，因?yàn)槠渲械闹饕�成分不是鐵，而是鎳。在該技術(shù)條件下，溫度是對(duì)材料最大的考驗(yàn)。比如說合金鋼，在高溫狀態(tài)下，其強(qiáng)度將大幅下降，溫度繼續(xù)上升甚至?xí)�崩潰。此外，隨著時(shí)間的推移，在高溫高壓下，材料還會(huì)出現(xiàn)蠕變，變形越來越厲害，直至失效。”

據(jù)一位熟知發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域的相關(guān)人士稱，國外某一流電力設(shè)備制造商曾經(jīng)嘗試過用超級(jí)鎳基合金造了兩個(gè)缸，但是報(bào)廢了，這說明其也未能掌握這種材料的屬性。另外焊接也是考驗(yàn)。“歐洲本來計(jì)劃2011年在德國開始建設(shè)一個(gè)55萬千瓦采用700度超超臨界發(fā)電技術(shù)的電廠，但是去年宣布因?yàn)椴牧虾驮靸r(jià)問題無法解決，不得不推遲3年。”

一位不愿具名的電力從業(yè)人員稱，目前700度超級(jí)鎳基合金的大口徑、厚管壁的制造和焊接工藝不過關(guān)。另外，價(jià)格奇貴，每噸單價(jià)是600度超超臨界合金材料的9倍。

前述不愿具名的電力從業(yè)人員稱，鎳是稀有金屬，一個(gè)百萬千瓦級(jí)別的發(fā)電機(jī)組在使用特殊合金上得需要成百上千噸，如果大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，這可能會(huì)形成資源瓶頸問題。

中投顧問冶金行業(yè)研究員安海軒指出，目前中國并不具備對(duì)于即將研發(fā)的700度超超臨界火電機(jī)組所需用到的超級(jí)鎳基合金的制造能力，還處于探索研發(fā)階段。

據(jù)一位冶金業(yè)人士稱，“中國的冶金行業(yè)非常不值得驕傲。”僅以圓珠筆為例，科技部部長(zhǎng)萬鋼在今年兩會(huì)結(jié)束時(shí)曾表示，中國每年生產(chǎn)380億支圓珠筆，是全球第一大圓珠筆生產(chǎn)大國，但中國的“筆尖珠芯近90%來自進(jìn)口。”

一個(gè)號(hào)稱能夠生產(chǎn)龍芯的國家，為了一個(gè)圓珠筆芯，居然得讓科技部啟動(dòng)“制筆行業(yè)關(guān)鍵材料及制備技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”國家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。

安海軒指出，中國冶金產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的粗放式發(fā)展與擴(kuò)張，積累下來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展弊病比較多。資源優(yōu)勢(shì)[2626.87 0.36%]以及低廉的環(huán)保成本優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致的后果是，該產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中形成的落后產(chǎn)能較大，初級(jí)產(chǎn)品較多。“雖然中國在超超臨界機(jī)組取得了舉世矚目的發(fā)展，但關(guān)鍵零部件和原材料主要依靠進(jìn)口，對(duì)新型耐高溫材料的加工工藝性能和應(yīng)用性能還沒完全掌握，600度等級(jí)新型耐熱鋼尚未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，主要還處于研發(fā)試驗(yàn)階段。”

上述國外咨詢機(jī)構(gòu)的能源電力部門咨詢經(jīng)理稱，“別說管道材料了，就連變壓器里面好點(diǎn)的硅鋼片中國都要進(jìn)口。”一位電力人士也向早報(bào)記者表示，這次能源局開會(huì)去的都是電力界的，思路是倒置的。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士稱，別說700度的材料，就連600度的管道材料，中國目前都得全部進(jìn)口。一位核電人士也向早報(bào)記者表示，雖然中國的核電自主化程度很高，但是在關(guān)鍵部件的材料方面也依舊是短板，“比如國內(nèi)生產(chǎn)的燃料棒包殼質(zhì)量與國外相比，有一定的差距。”

戴駿分析，以國內(nèi)目前的技術(shù)水平，未來的700度超超臨界技術(shù)所用的關(guān)鍵材料可能依舊需要進(jìn)口，“不過核心材料無法掌握倒不是特別大的問題。比如波音飛機(jī)也是這樣的，很多的關(guān)鍵零部件都不是美國人生產(chǎn)的。波音的知識(shí)產(chǎn)權(quán)大部分集中在總設(shè)計(jì)和組裝方面。”

這或許意味著，中國的700攝氏度超超臨界燃煤技術(shù)可能會(huì)走中國特色的高鐵道路——雖然不少設(shè)備、材料需要進(jìn)口，但這依舊是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。

名詞解釋

什么是臨界

燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中，鍋爐內(nèi)工質(zhì)都是水，水的臨界點(diǎn)壓力為22.12MPa(MPa是壓強(qiáng)的單位，工程上常說成壓力，1MPa=100萬Pa，1Pa=1牛頓/平方米)，溫度374.15攝氏度；在這個(gè)壓力和溫度時(shí)，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點(diǎn)。

超臨界機(jī)組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力的機(jī)組，而亞臨界機(jī)組是指主蒸汽壓力低于這個(gè)臨界壓力的機(jī)組，通常出口壓力在15.7-19.6 MPa。