我國二次再熱發電技術領跑世界

把“命門”掌握在自己手中

本報記者 張 曄 實習生 季天宇

“鍋爐運行正常，各項參數及技術指標完全正常，具備點火條件，現在點火。”

隨着值班長陳林的點火口令，操作員投入等離子點火裝置，集控室液晶屏幕上跳動起紅色火焰，國家能源集團宿遷公司（以下簡稱宿遷公司）的660MW超超臨界二次再熱機組工程點火成功。

截至8月28日，該工程2台機組發電量已達22.67億千瓦時。機組發電煤耗≤256g/kWh，發電效率≥48%，以及環境指標均創世界之最。

“該項目二次再熱塔式鍋爐、高效汽輪機、及其配套附屬設備、智能發電控制系統、先進的環保設備等核心技術均實現自主可控，這標誌着我國高效靈活二次再熱發電技術已領跑世界。”項目負責人俞基安告訴科技日報記者。

追趕路上付出的高額學費

火力發電從誕生至今，已有近150年曆史。

但是，作為世界上煤炭生產消費和電力需求第一大國，在上世紀80年代以前，中國火電技術落後於世界先進水平。

“改革開放後，我國引進了許多國外的火電技術和裝備，包括美國、歐洲、日本，可以説在技術流派上五花八門，最早的時候就連機組上的螺絲都是從國外隨設備一起進口的。”回憶那段往事，俞基安心裏五味雜陳。

隨着我國電力體制的改革，火電技術的設計、研發能力明顯加快。2004年，我國火電技術終於跨出一大步，建成60萬千瓦超臨界電站；2006年，建成100萬千瓦超超臨界電站；2015年，建成100萬千瓦超超臨界二次再熱電站。

根據預測，至2030年、2050年，煤炭在我國一次能源消費總量佔比將降至50%和40%。換言之，煤炭在我國能源結構中的主導地位不會發生變化，火力發電技術在中國並未過時。

為了減少能源消耗、打響藍天保衞戰，我國必須發展自主可控的清潔高效火電技術和裝備。

平均年齡39歲的“夢之隊”

“超超臨界機組得益於更高的蒸汽温度和壓力，比亞臨界熱效率提高5%—7%，採用二次再熱技術後，可進一步提升2%—3%。”華北電力大學教授段立強介紹説，更高的熱效率意味着更少的煤耗，以及更少的污染物排放。

2015年，國電江蘇泰州電廠二期二次再熱示範工程投產，供電煤耗比國際同類機組降低13.7g/kWh，奠定了我國在該領域的領先地位。

但是，二次再熱機組在較大負荷變化範圍內保證經濟運行和調峯能力仍然欠缺。因此，“高效靈活二次再熱發電機組研製及工程示範”被列入國家“十三五”重點研發計劃。

從2016年10月起，原國電集團依託宿遷公司聯合華北電力大學、華東電力設計院、上海電氣集團等14家單位，組成一支148人、平均年齡39歲的“夢之隊”，向世界最高水平的二次再熱發電技術發起衝擊。

要達到“靈活”與“高效”，必須在鍋爐、汽輪機、系統設計及控制系統優化等關鍵技術上發力。

“在現有材料下，鍋爐出口蒸汽參數32.24 MPa(a)/605℃/623℃/623℃已經是極限，宿遷公司採用塔式鍋爐，通過攻克鍋爐關鍵技術，優化受熱面佈置、降低温度偏差，實現寬負荷範圍長期達到設計參數，這在全世界範圍內很難做到。”俞基安對此感到非常自豪。

此外，項目組攻克二次再熱機組高效供熱關鍵技術，首次在火電領域應用“汽電雙驅”引風機高效靈活供熱技術，為大機組替代小鍋爐供熱提供了優質方案；攻克了二次再熱機組欠温調温等關鍵技術，還集成優化了回熱、真空、旁路、調頻等一系列創新技術，實現了機組快速啓停、深度調峯、高效靈活等關鍵指標。

“我國火電技術從引進、消化、吸收，到自主創新、優化提高，宿遷公司的高效靈活二次再熱技術具有完全自主知識產權，處於世界領先水平。”全國工程勘察設計大師、華東電力設計院原總工程師陳仁杰評價説。

把控制系統自主權抓在手裏

過去，我國火電技術的落後，不僅表現在核心裝備上，控制系統也採用進口，因此，系統和網絡安全始終是懸在頭頂的一把利劍。

今年初，委內瑞拉接連發生大面積嚴重停電事件，造成嚴重經濟損失和社會影響，更引發了人們對包括電站、電網在內的工控網絡安全的關注。

“我們這個項目，不僅實現信息和控制系統完全自主可控，還首次在煤電領域應用了智能發電技術，10個人就能控制2台66萬千瓦機組的運行，可以從容應對電網的即時調峯要求。”宿遷公司總經理刁保聖告訴記者。

承擔這一重任的國家能源科環集團智深公司黨委書記黃煥袍、華電天仁總經理餘康介紹説，他們針對智能發電運行控制系統（ICS）與智能發電公共服務系統（IMS）的體系架構與基礎功能進行深入開發與驗證，構建了四大智能控制、六大智慧管理和七大智能中心，ICS系統運用後為項目的高效運行、先進控制和智能監測與診斷提供了有力支持，在充分發揮機組性能的前提下，有效降低日常操作工作量60%以上。

俞基安曾多次到國外電廠學習參觀，過去他只有羨慕的份，而現在在他看來，我國目前的火電設計、裝備製造、運維管理各個方面已經處於世界領先水平，特別是老百姓最關心的環保排放也達到世界最優水平，實現了煙氣脱硫、脱硝、除塵超低排放，脱硫廢水零排放，固棄物100%利用。