從中國代表性火電機組看技術進步_風聞

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解放前中國不具備製造火力發電設備的能力

 

解放前，國民政府資源委員會曾經分別引進了瑞士BBC 公司0.2萬千瓦中壓機組和美國西屋電氣公司1萬千瓦及以下汽輪發電機組的製造技術，並培訓了一批技術人員。

但是，民國時期的兩次技術引進最終都未能形成生產能力，中國的火力發電機組基本上全部都是從國外進口的。

1949年，全中國的發電裝機容量僅有185萬千瓦（其中火電169萬千瓦），年發電量僅有43億千瓦時。

 

 

上海製造的中壓6000千瓦火電機組

 

新中國的第一套國產火力發電機組是上海發電設備製造基地製造的中壓6000千瓦機組。

1952年，上海發電設備製造基地從捷克引進了中壓0.6~1.2萬千瓦火電設備製造技術。

這套火電技術的主要指標：

鍋爐的蒸汽參數是3.82MPa和450℃；

汽輪機的蒸汽參數是3.43MPa和435℃。

 

1954年，上海發電設備製造基地完成了中壓6000千瓦火電機組的研製，開創了新中國製造火力發電設備的先河。

1956年，首台6000千瓦中壓火電機組在安徽淮南電廠成功投運。

 

 

國產第一台6000千瓦機組投產後，接着又陸續投產了第二、三、四台6000千瓦機組，淮南電廠也逐步發展成為華東地區的骨幹火電廠。

在淮南電廠工人的精心操作和精心維護下，國產第一台6000千瓦機組一直運行至1993 年才退役，服役時間長達37年，累計發電13.6億千瓦時。

 

 

哈爾濱製造的高壓5萬千瓦火電機組

 

哈爾濱發電設備製造基地是在蘇聯援助下建成的。

哈爾濱鍋爐廠、哈爾濱汽輪機廠、哈爾濱電機廠汽輪發電機車間三個項目都屬於蘇聯援建的“156項工程”中的項目。

 

哈爾濱發電設備製造基地從蘇聯引進了中壓0.6~2.5萬千瓦和高壓2.5~5.0萬千瓦火電設備製造技術。

蘇聯援助火電技術的主要指標：

鍋爐的蒸汽參數是9.80MPa和540℃；

汽輪機的蒸汽參數是8.83MPa和535℃。

 

1958年哈爾濱發電設備製造基地先後成功製造出了2.5萬千瓦和5.0萬千瓦高壓火電機組。

1959年首台5.0萬千瓦高壓火電機組在遼寧電廠成功投運。

 

 

中國自主發展的20萬千瓦超高壓火電機組

 

在掌握捷克、蘇聯火力發電技術的基礎上，中國的電力設備製造企業也在努力提升火力發電技術。主要是兩個方向：

第一，提高鍋爐和汽輪機的蒸汽温度和壓力，從高壓（9.80MPa）提升至超高壓（13.7MPa）水平；

第二，提高單台機組的發電能力，從5萬千瓦提高至10萬~30萬千瓦。

 

1969年製成12.5萬千瓦中間再熱式超高壓火電機組，在上海吳涇熱電廠投運。

1970年製成20.0萬千瓦超高壓火電機組，1972年在遼寧朝陽電廠投運。

1971年製成30.0亞臨界中間再熱式火電機組，1975年在江蘇望亭電廠投運。

 

自行研製的20萬千瓦超高壓火電機組，從1964年開始設計到1979年鑑定定型共花了15年時間，其中設計2年、製造6年、安裝1年、完善化6年。

20萬千瓦超高壓火電機組的主要指標：

鍋爐的蒸汽參數是13.7MPa和540℃；

汽輪機的蒸汽參數是13.7MPa和540℃。

 

 

在獨立自主發展火力發電技術上，我國電力設備製造業取得了一定的成績，但是也存在不少問題：

1、我國大容量火力發電設備的安全性低，在可靠性方面與國外先進水平相比差距很大，達不到安全、穩發、滿發的要求。

2、我國大容量火力發電設備的經濟性能低，發電煤耗高於國外機組。

例如河南平頂山姚孟電廠30萬千瓦機組發電煤耗為360g標準煤/度電，而美國西屋公司同類機組的發電煤耗為317g標準煤/度電。

兩者相比，一台機組一年要多燒3萬多噸標準煤。

 

我國火力發電設備的技術水平與國外先進水平存在很大的差距。

 

 

30萬千瓦和60****萬千瓦亞臨界機組

 

1980年一機部分別同美國西屋電氣和燃燒工程公司簽訂了技術轉讓協議，從西屋公司引進汽輪機和發電機的設計製造技術，從燃燒工程公司引進鍋爐的設計製造技術。

電力部同時從美國依柏斯庫工程公司引進了電站設計技術。

 

30萬和60萬千瓦亞臨界火電機組的主要指標：

鍋爐的蒸汽參數是18.28MPa和541℃；

汽輪機的蒸汽參數是16.67MPa和537℃。

 

30萬千瓦機組由上海電氣聯合公司負責，組織上海汽輪機廠、電機廠和鍋爐廠試製。

60萬千瓦機組由哈爾濱電站設備成套公司負責，組織哈爾濱汽輪機廠、電機廠和鍋爐廠試製。

東方汽輪機廠、鍋爐廠和電機廠則進行協作配合。

30萬千瓦考核機組安裝于山東石橫電廠，60萬千瓦考核機組安裝於安徽平圩電廠。

 

30萬千瓦考核機組主機於1985年12月20日在上海試製完成，1987年6月30日在山東石橫電廠投入運行發電。

60萬千瓦考核機組主機於1987年12月17日在哈爾濱試製完成，1989年11月4日在安徽平圩電廠投入運行發電。

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東方電氣雖然沒有承擔引進型發電設備的製造，但是自主研發了30萬千瓦亞臨界發電機組，併成功投入生產。

30萬千瓦和60萬千瓦亞臨界火力發電機組是我國2000年前建設的主力發電機組，為提高我國的發電裝機容量做出了重要貢獻。

2000年中國的發電量達到1.37萬億千瓦時，是1980年發電量的3006億千瓦時的4.6倍。

 

 

60****萬千瓦超臨界火電機組

 

在掌握亞臨界火力發電技術的基礎上，中國在2000年後開始發展超臨界和超超臨界火力發電技術。

60萬千瓦超臨界火電機組的主要指標：

鍋爐的蒸汽參數是24.2MPa和566℃；

汽輪機的蒸汽參數是24.2MPa和566℃。

 

 

為了支持國產超臨界機組的發展，國家決定，最早開始的幾台超臨界機組研製時，國內企業可尋找國外合作伙伴，以中方名義參與招投標，由外方負責機組性能保證。

哈爾濱、上海、東方三大電氣集團按國家計委和電力部門的要求，都各自尋找了國外合作伙伴，以中方的名義參與了河南沁北、江蘇常熟、江蘇鎮江等電廠的60萬千瓦超臨界火電機組的招投標，由外方負責機組性能保證並提供對性能有重大影響的關鍵部件。

河南沁北電廠項目由哈爾濱電氣集團中標（汽輪發電機組由哈爾濱電氣集團製造，國外合作伙伴是日本三菱公司；鍋爐由東方鍋爐廠製造，國外合作伙伴是日本日立公司）；

常熟電廠項目由東方電氣集團中標（國外合作伙伴是日本日立公司）；

鎮江電廠項目由上海電氣集團中標（國外合作伙伴是德國西門子公司）。

 

2002年，確定華能集團河南沁北電廠一期兩台60萬千瓦超臨界火電機組為國產首台示範工程。由哈爾濱電氣集團供貨的河南沁北電廠的我國第一、第二台60萬千瓦超臨界火電機組分別於2004年11月23日和12月13日投運發電。

隨後，東方電氣集團供貨的常熟電廠60萬千瓦超臨界火電機組和上海電氣集團供貨的鎮江電廠60萬千瓦超臨界火電機組也分別於2005年3月和2005年7月投運發電。

 

 

100****萬千瓦超超臨界火電機組

 

2003年下半年，在製造超臨界機組的基礎上，我國開始了超超臨界火電機組的研製。

在對機組參數、容量進行分析與專家論證後，國家決定100萬千瓦超超臨界火電機組的主要指標：

鍋爐的蒸汽參數是26.25MPa和600℃；

汽輪機的蒸汽參數是26.25MPa和600℃。

 

哈爾濱、上海、東方三大電站設備製造集團分別從日本三菱、法國阿爾斯通、德國西門子、日本日立等公司引進100萬千瓦超超臨界技術，並通過由國外公司保證性能和質量的合作方式，開始製造100萬千瓦級超超臨界機組。

 

首台機組以華能集團浙江玉環電廠為依託工程，於2006年11月18日正式投運，上海汽輪機廠、哈爾濱鍋爐廠、上海電機廠分別製造了汽輪機、鍋爐和汽輪發電機。

 

2006年12月，山東鄒縣電廠參數為25MPa600℃/600℃的100萬千瓦級超超臨界火電機組投運，東方電氣集團承擔了三大主機設備的製造。

2007年12月，江蘇泰州電廠參數為25MPa、600℃/600℃的100萬千瓦級超超臨界火電機組投運，哈爾濱電氣集團製造了三大主機設備。

 

我國製造的100萬千瓦超超臨界火電機組經西安熱工研究院和上海發電設備成套設計研究院性能測試，熱耗約為7260kJ/千瓦時，供電煤耗為285g/千瓦時，達到了國際先進水平。

 

在掌握引進技術的基礎上，我國以後又陸續設計製造了多台全球最先進的超超臨界火力發電機組。

由於掌握了技術，中國的發電量在2000年後保持了快速增長，並在2010年超過美國成為全球發電量最多的國家。

 

 

總結和啓示

 

 

火力發電技術的核心技術指標是：蒸汽壓力、蒸汽温度、機組容量。

從新中國代表性火電機組的變化可以看出，隨着技術進步火電機組的蒸汽壓力和蒸汽温度不斷上升，發電機組的容量也不斷擴大，最終的發展結果就是單台機組發電量的增加和發電成本的下降（度電煤耗）。

這就是所有技術進步共同的結果：產量增加、成本下降！

在中國火電技術的發展上，我們清楚的看到了這個結果。

淮南平圩電廠更是發電技術進步的典型代表。

1956年，平圩電廠第一台火電機組的裝機容量只有6000千瓦。

1989年，平圩電廠安裝的最新火電機組的裝機容量達到60萬千瓦，是發電裝機容量是第一台機組的100倍！

不僅裝機容量更大，而且發電的煤耗也大幅減少！

這就是技術進步的威力。

 

中國的發展也為落後國家如何工業化提供了經驗和樣本——如何進行技術追趕。

從捷克和蘇聯引進中亞和高壓火電技術開始，中國開始了漫長的技術追趕之路。

引進技術，掌握技術，研發先進技術——這就是中國的技術追趕之路，也是中國工業化之路。

 

技術基礎越強大，掌握引進技術、研發新技術需要的時間就越短。

消化和掌握亞臨界技術，我國的電力設備製造企業花費了差不多20年左右的時間。

其中首台30萬千瓦機組的製造和安裝用時近10年，首台60萬千瓦亞臨界機組的用時近12年。

從亞臨界到超臨界，從國家決策時間算起到首台機組安裝，僅用時兩三年的時間；從超臨界到超超臨界，用時也不過兩年時間。

 

為什麼用時越來越短？

因為通過前期的努力，我們掌握了火力發電技術，因此發展超超臨界技術就不再是白手起家。

所以中國的發展有一個加速的過程：2000年後中國經濟的各項指標不論是鋼鐵產量、發電量、化纖產量、汽車產量等都顯著加快。

根本原因就是我們掌握了越來越多的技術，這些產業的發展速度就越來越快。

 

中國的發電量早已達到全球第一，而且大幅領先於美國。

中國不僅在發電總量上領先，而且在技術上也實現了領先。

2022年，中國的人均發電量超過了5000千瓦時/人，基本達到了西歐和日本等發達國家的水平，在主要經濟體中僅落後於美國。

中國的發電量不僅在總量上取得了領先，而且在人均水平上相比西方發達國家也毫不遜色，這是中國在面臨國際競爭中的底氣。

 

 

 

參考資料：

1、《中國電器工業發展史》

2、《中國重大技術裝備史話-中國火力發電設備製造》

3、《中國電氣工程大典-火力發電工程》