一、引言
　　發(fā)電設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。我國(guó)雖然是擁有多種資源的國(guó)家，但以煤為一次能源的火力發(fā)電仍是電力生產(chǎn)的主要方式，預(yù)計(jì)到2020年，煤電裝機(jī)容量仍將占58％，發(fā)電量占65％。能耗高和環(huán)境污染嚴(yán)重是目前我國(guó)火力發(fā)電行業(yè)需要解決的兩大突出問(wèn)題。發(fā)展清潔高效的煤電設(shè)備有利于提高能源利用效率，減少一次能源的消耗，是火電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)升級(jí)的重要命題，是我國(guó)能源工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保證，也是建設(shè)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要舉措。
　　我國(guó)環(huán)境保護(hù)形勢(shì)嚴(yán)峻，大量煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳、二氧化硫等污染物排放造成一系列生態(tài)保護(hù)問(wèn)題，并承受國(guó)際社會(huì)的壓力，胡錦濤主席在聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上的講話中對(duì)中國(guó)減排目標(biāo)已經(jīng)做出了鄭重承諾。煤電污染減排的主要途徑是大規(guī)模采用清潔高效發(fā)電裝置。在國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略方針的引導(dǎo)下，今后我國(guó)電源建設(shè)將逐步過(guò)渡到以清潔高效燃煤發(fā)電機(jī)組為主。近期采用超超臨界燃煤機(jī)組（USC）、大型循環(huán)流化床等業(yè)已成熟的先進(jìn)發(fā)電技術(shù)，中長(zhǎng)期將發(fā)展整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（IGCC）和更高參數(shù)的超超臨界機(jī)組（A-USC）等清潔煤電新技術(shù)。
　　大容量、高參數(shù)的超超臨界煤電機(jī)組和第二代以F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)為核心機(jī)的IGCC發(fā)電裝置應(yīng)成為“十二五”及以后我國(guó)潔凈煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)。2008年我國(guó)平均發(fā)電煤耗349 g/kwh，比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高出近40g/kwh。如果大規(guī)模采用高效、清潔的發(fā)電技術(shù)，可望使2020年我國(guó)的平均供電煤耗下降到310g/kwh，屆時(shí)預(yù)測(cè)煤電發(fā)電量為44870億千瓦時(shí)，一年相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1.8億噸，少排放CO2約5.5億噸。
二、超超臨界機(jī)組的現(xiàn)狀與發(fā)展
　　超超臨界火電機(jī)組是世界上成熟先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)，目前主蒸汽/再熱汽溫度為600℃的超超臨界機(jī)組供電效率可達(dá)44～45％，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家中廣泛應(yīng)用并得到了顯著的節(jié)能和減少污染的效果，并且正進(jìn)一步向更高參數(shù)方向發(fā)展。
　　從2003年起，我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)與國(guó)外制造商合作，引進(jìn)大型超超臨界火電機(jī)組技術(shù)。上海、哈爾濱和東方三大動(dòng)力集團(tuán)分別從西門子、三菱以及日立公司等引進(jìn)了超超臨界技術(shù)。2006年，采用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的1000MW超超臨界火電機(jī)組分別在玉環(huán)電廠、鄒縣電廠成功投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)電力設(shè)備的制造水平跨上了一個(gè)新的高度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2007年底，發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)承接和投標(biāo)的600MW等級(jí)超超臨界機(jī)組達(dá)到76臺(tái)，1000MW超超臨界機(jī)組達(dá)到94臺(tái)。未來(lái)的五年內(nèi)，中國(guó)將有近百臺(tái)600MW，1000MW超臨界和超超臨界煤電機(jī)組投入運(yùn)行。超臨界和超超臨界參數(shù)的大型循環(huán)流化床和大型空冷機(jī)組的技術(shù)開(kāi)發(fā)也正在進(jìn)行中。
　　雖然我國(guó)超超臨界機(jī)組取得了舉世矚目的發(fā)展，但國(guó)內(nèi)制造企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的瓶頸仍然明顯，主要表現(xiàn)在超超臨界機(jī)組用高溫高強(qiáng)度材料國(guó)產(chǎn)化研制和應(yīng)用性能研究工作薄弱，超超臨界機(jī)組600℃等級(jí)新型耐熱鋼尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，大型鑄鍛件目前還依賴進(jìn)口，價(jià)格居高不下和貨源緊缺制約超超臨界機(jī)組發(fā)展；技術(shù)對(duì)外依存度高，目前超超臨界機(jī)組仍須由國(guó)外廠商進(jìn)行性能設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)制造企業(yè)尚未完全掌握超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)核心技術(shù)；超超臨界機(jī)組的輔機(jī)及配套閥門的國(guó)產(chǎn)化方面還有較大缺口，高參數(shù)閥門，目前大部分需要向國(guó)外采購(gòu)；關(guān)鍵共性技術(shù)研究體系尚不完善，由于技術(shù)來(lái)源不同，各發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)的超超臨界機(jī)組存在不同的技術(shù)流派，對(duì)關(guān)系到行業(yè)技術(shù)發(fā)展的共性技術(shù)尚未有效地組織起開(kāi)發(fā)體系，缺乏共性技術(shù)研究平臺(tái)。
　　根據(jù)電力工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展新的預(yù)測(cè)，到2020年，我國(guó)裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)到16億千瓦，其中煤電裝機(jī)總?cè)萘堪?0%比例計(jì)為9.6億千瓦。按保守的估計(jì)，新增煤電裝機(jī)容量的80%采用超超臨界機(jī)組，再加上2020年前后我國(guó)服役期滿的大批亞臨界機(jī)組更新，未來(lái)十年我國(guó)超超臨界機(jī)組的市場(chǎng)將有數(shù)億千瓦計(jì)的需求量。

　　必須注意的是，世界上超超臨界技術(shù)正在向更高水平發(fā)展。日本、美國(guó)及歐洲等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家制訂了一系列的超超臨界火電技術(shù)的中長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃，積極開(kāi)發(fā)34.3MPa/650℃以及40MPa/700℃新鋼種系列，使超超臨界機(jī)組朝著更高參數(shù)的技術(shù)方向發(fā)展。比較引人注目的是歐盟1998年啟動(dòng)700℃級(jí)先進(jìn)蒸汽參數(shù)的超超臨界技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目“AD700計(jì)劃”，預(yù)計(jì)到2015年完成。其戰(zhàn)略目標(biāo)是采用700℃/720℃蒸汽參數(shù)的超超臨界機(jī)組更換538℃/566℃蒸汽參數(shù)的老機(jī)組，將熱效率提高到52%以上，使歐盟成員國(guó)的火電機(jī)組的技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先水平；同時(shí)減排CO2約30％，滿足《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》京都議定書(shū)的要求。目前AD700計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)試驗(yàn)階段，預(yù)計(jì)在2020年前，700℃參數(shù)超超臨界機(jī)組將投入商業(yè)運(yùn)行。美國(guó)能源部也在2002年啟動(dòng)了燃煤電廠超臨界和超超臨界機(jī)組的高溫高強(qiáng)度合金材料研究項(xiàng)目（屬于VISION 21），主要研究確定760℃和871℃溫度的合金材料對(duì)燃煤電廠運(yùn)行和效率的影響、生產(chǎn)加工及涂層工藝的研究，確定成本目標(biāo)并提高合金材料和生產(chǎn)工藝的商業(yè)化程度。
　　根據(jù)我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)超超臨界機(jī)組技術(shù)再創(chuàng)新，增強(qiáng)國(guó)內(nèi)制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力仍是當(dāng)務(wù)之急。應(yīng)在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新的支持力度，重點(diǎn)解決高端材料、關(guān)鍵部件和設(shè)計(jì)技術(shù)等核心技術(shù)問(wèn)題，逐步形成具有我國(guó)特色的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超超臨界成套設(shè)備設(shè)計(jì)制造技術(shù)，具備產(chǎn)品自主優(yōu)化和自主升級(jí)能力，積極應(yīng)對(duì)未來(lái)發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。
三、整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（IGCC）的技術(shù)創(chuàng)新問(wèn)題
　　目前世界上發(fā)展的清潔高效煤發(fā)電技術(shù)，除超超臨界技術(shù)外，還有利用煤化工中已經(jīng)成熟的煤氣化技術(shù)，集成燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效清潔發(fā)電，其代表技術(shù)為整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（IGCC）。同時(shí)IGCC因有可能進(jìn)行CO2的捕捉、實(shí)現(xiàn)近零排放更加引人注目，被列為綠色煤電，和超超臨界機(jī)組一樣，成為二十一世紀(jì)具有競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)電技術(shù)。但目前IGCC因系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、投資偏高以及可靠性等問(wèn)題還需要進(jìn)一步解決，大規(guī)模進(jìn)入我國(guó)電力工業(yè)還需要有待成熟和完善。

　　整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電裝置中，煤氣化裝置和燃?xì)廨啓C(jī)是關(guān)鍵設(shè)備。用于IGCC系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)除了應(yīng)具備常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)性能外，還具有燃用中低熱值煤氣、氮?dú)饣刈ⅰ⒋罅髁繗怏w燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，葉片防腐以及與IGCC相適應(yīng)的燃機(jī)控制系統(tǒng)等特殊要求。為了提高熱效率，聯(lián)合循環(huán)應(yīng)配置多壓再熱的余熱鍋爐和汽輪機(jī)。這方面我國(guó)目前與國(guó)外的技術(shù)差距較大，國(guó)內(nèi)尚未引進(jìn)先進(jìn)的煤氣化設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)、IGCC系統(tǒng)集成技術(shù)、F級(jí)IGCC燃?xì)廨啓C(jī)改型技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)?；贓級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的IGCC關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)和示范工程建設(shè)還處于起步階段。F級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)由于僅引進(jìn)了制造技術(shù)，設(shè)計(jì)核心技術(shù)研究尚未充分開(kāi)展，還不具備自主改型和技術(shù)升級(jí)的能力。要使IGCC進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)，滿足我國(guó)電力市場(chǎng)對(duì)清潔高效煤電設(shè)備的需求，必須在集成技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)取得突破，其中包括先進(jìn)的“F”級(jí)、“H”級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)、高效率的熱煤氣凈化技術(shù)、離子膜制氧技術(shù)以及發(fā)電用大容量高性能煤氣化裝置。
　　目前國(guó)內(nèi)電力行業(yè)對(duì)IGCC裝置易于實(shí)現(xiàn)CO2捕捉比較感興趣。但國(guó)外發(fā)表的資料表明，在捕捉CO2的同時(shí)，會(huì)造成一定的IGCC電站出力和效率損失。主要是因?yàn)閺S用電會(huì)增加和合成氣熱值減少，使得總凈效率相對(duì)減少約19%。同時(shí)由于增加CO2捕捉和壓縮設(shè)備，電站的比投資也將進(jìn)一步增加。因此，在評(píng)價(jià)IGCC電站經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必須考慮到這方面的因素。作為參考，圖1表示IGCC和燃煤電站F級(jí)天然氣聯(lián)合循環(huán)。
圖1 電站成本比較
 

四、加強(qiáng)清潔高效煤電設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新的建議舉措
　　（1） 聚焦國(guó)家戰(zhàn)略，依托重點(diǎn)工程，開(kāi)展清潔高效煤電技術(shù)十二五規(guī)劃研究，推進(jìn)自主創(chuàng)新。圍繞國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和能源安全的戰(zhàn)略需求，通過(guò)十二五規(guī)劃的研究制定，安排和啟動(dòng)清潔高效煤電成套裝備的國(guó)家重大裝備研制計(jì)劃和國(guó)家重大科研計(jì)劃，加大技術(shù)創(chuàng)新的支持力度。在清潔高效煤電設(shè)備高溫高強(qiáng)材料和大型鑄鍛件國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)制造核心技術(shù)、成套設(shè)備系統(tǒng)集成和優(yōu)化等方面的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，改變國(guó)內(nèi)制造行業(yè)技術(shù)對(duì)外依存度高，綜合競(jìng)爭(zhēng)能力較弱的不合理局面。
　　開(kāi)展對(duì)700℃超超臨界機(jī)組技術(shù)的前瞻性研究，掌握國(guó)外700℃超超臨界機(jī)組技術(shù)的開(kāi)發(fā)狀況，通過(guò)相關(guān)技術(shù)的預(yù)研究，為我國(guó)700℃超超臨界機(jī)組開(kāi)發(fā)進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備，提出我國(guó)發(fā)展700℃等級(jí)超超臨界火電機(jī)組的技術(shù)路線和實(shí)施建議方案。
　　開(kāi)展F級(jí)IGCC發(fā)電裝置的系統(tǒng)集成及關(guān)鍵技術(shù)研究，擴(kuò)大研究規(guī)模，完善試驗(yàn)基地，掌握IGCC燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)，逐步形成自主開(kāi)發(fā)的技術(shù)實(shí)力。重點(diǎn)進(jìn)行IGCC發(fā)電裝置系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究、IGCC燃?xì)廨啓C(jī)改型技術(shù)研究、低熱值煤氣燃燒技術(shù)研究、自動(dòng)控制技術(shù)研究及IGCC裝置可靠性技術(shù)研究。
　　（2）構(gòu)建新型行業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新體系，增大關(guān)鍵共性技術(shù)供給能力。建立以企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，充分發(fā)揮清潔高效煤電技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)家工程研究中心、國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心的技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)作用。利用大型企業(yè)集團(tuán)和轉(zhuǎn)制研究所的優(yōu)勢(shì)資源，圍繞重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域和優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，建立共性技術(shù)研發(fā)和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟和技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，集全國(guó)之力，加快推進(jìn)清潔高效煤電機(jī)組技術(shù)的消化吸收和自主開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)關(guān)鍵共性技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)一批核心技術(shù)的突破，形成一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研成果，提高重大技術(shù)裝備關(guān)鍵共性技術(shù)的供給能力。
　　(3)培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建高端人才聚集優(yōu)勢(shì)。通過(guò)清潔高效煤電設(shè)備重大裝備研制計(jì)劃和重大科研項(xiàng)目的實(shí)施，支持發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)引進(jìn)清潔高效煤電技術(shù)的領(lǐng)軍人才和技術(shù)團(tuán)隊(duì)，聚集領(lǐng)域高端人才，集中優(yōu)勢(shì)力量突破技術(shù)瓶頸，掌握核心技術(shù)。人才是第一資源，科技創(chuàng)新關(guān)鍵在人才，支持和鼓勵(lì)技術(shù)要素參與分配，充分發(fā)揮科技人才的積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性。制定人才培養(yǎng)計(jì)劃，積極推進(jìn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)。
　　(4) 加強(qiáng)國(guó)際合作，推動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新能力建設(shè)
　　利用多種方式與國(guó)外合作，以引進(jìn)技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新為重點(diǎn)，加快縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，掌握重大裝備設(shè)計(jì)、制造技術(shù)及工程系統(tǒng)集成技術(shù)，研發(fā)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)的重大裝備。我國(guó)能源領(lǐng)域重大裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新能力與跨國(guó)公司相比有較大差距，引進(jìn)消化、吸收、再創(chuàng)新是我國(guó)能源領(lǐng)域重大裝備制造業(yè)盡快提高自主創(chuàng)新能力、進(jìn)行自主創(chuàng)新的主要途徑和有效方法。但事實(shí)說(shuō)明先進(jìn)的核心技術(shù)是引進(jìn)不來(lái)的，當(dāng)前一些跨國(guó)公司進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的戰(zhàn)略出現(xiàn)重大調(diào)整，許可證貿(mào)易輸出技術(shù)已轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y本輸出，獨(dú)資化趨勢(shì)明顯增強(qiáng)，我國(guó)企業(yè)應(yīng)加大研發(fā)投入，增強(qiáng)自主創(chuàng)新意識(shí)，提高自身的創(chuàng)新能力，徹底打破“落后-引進(jìn)-再落后-再引進(jìn)”的惡性循環(huán)。
　?。?）加快發(fā)展現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。促使能源領(lǐng)域重大裝備制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)由主要依靠物質(zhì)資源消耗向主要依靠科技進(jìn)步、勞動(dòng)者素質(zhì)提高、管理創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，提高科技含量，發(fā)揮管理效能。以重大裝備系統(tǒng)集成和設(shè)備成套為主體，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的上下游產(chǎn)品、系統(tǒng)配套設(shè)備研究、開(kāi)發(fā)、制造水平的提高。