近日，國家能源局局長劉鐵男督促有關各方“盡快實現700攝氏度超超臨界發(fā)電技術產業(yè)化”。
在成為全球600攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電機組運用最多的國家之后，中國開始向700攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電技術發(fā)起挑戰(zhàn)。與600度技術采用消化吸收的方式不同，700度技術中國將自主研發(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)電技術創(chuàng)新聯盟第一次理事會和技術委員會會議，國家發(fā)改委副主任、國家能源局局長劉鐵男在會上稱，“有關各方要高度重視，將這項工作上升到關系國家能源安全的層面予以落實”，并“盡快實現700攝氏度超超臨界發(fā)電技術產業(yè)化”。
在發(fā)電領域，更高的蒸汽溫度意味著更大的壓力，可以相應產生更高的熱效率值，從而使發(fā)電煤耗降到更低。不過這對發(fā)電機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，依舊未能實現首臺700攝氏度超超臨界火電機組的并網發(fā)電。美國和日本也有相類似的計劃，不過也都遇到了技術瓶頸問題。
業(yè)內專家稱，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。真正的考驗是材料，需要耐受更高溫度、更大壓力，而材料科學正是中國工業(yè)的短板。
能源局牽頭多方攻關
參加能源局前述會議的有中國電力[1.96 2.08%]工程顧問集團公司，以及相關的發(fā)電集團、設備制造企業(yè)等單位的代表。
劉鐵男在前述會議上強調，在突破700攝氏度技術難關時，“要通過政府引導、政策支持、市場導向、企業(yè)為主的方式開展產業(yè)化科技攻關”，“要通過700攝氏度發(fā)電技術的研發(fā)和示范，提高我國關鍵能源技術和裝備的自主化水平�！�
這一思路得到了與會的一家設備制造商相關負責人的證實。該人士稱，其所參與的一個與700攝氏度超超臨界相關的項目就是典型的三方協同，包括了國內某主流發(fā)電設備制造商，五大發(fā)電集團中的一家，以及中國電力工程顧問集團公司的地方設計院。
國家能源局提供的稿件稱，“中國啟動700攝氏度超超臨界發(fā)電技術研發(fā)計劃有很好的產業(yè)基礎和廣闊的市場優(yōu)勢。”這點也得到了眾多分析師的認同。
瑞銀證券董事、中國電氣設備分析師戴駿稱，中國在600攝氏度超超臨界上的技術已經非常成熟，不過用的主要是西門子的技術。“中國700度的研發(fā)實際上還是可能像高鐵一樣，是在消化吸收引進技術，在600度的基礎上再進行改良、提高�！�
國外一家咨詢機構的能源電力部門咨詢經理表示，中國現在啟動700攝氏度技術研發(fā)是非常合適的，因為中國的600攝氏度超超臨界火電機組是全球最多的，中國的超超臨界機組運行經驗也是全世界最豐富的，中國是最應該啟動該技術研發(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鍵材料，目前主流的是超級鎳基合金，從1998年開始，歐洲對于這種超級鎳基合金便已進行了超過10萬小時的仿真實驗，而中國才剛剛起步，因此從時間上看是任重道遠。
中國一次能源的構成中煤炭占了近90%，在整個中國的電力結構中，火電占到了絕對多數。
根據中電聯2011年公布的數據，截至2010年底，中國的火電裝機比例高達73.4%，而西方國家的比例大多在20%左右。
主要市場是金磚五國
隨著以中國、印度為代表的發(fā)展中國家的崛起，全球燃煤機組的主要市場已從發(fā)達國家轉移到了發(fā)展中國家。而中國正是全球第一大燃煤火電市場，無論是西門子、阿爾斯通還是通用，都將其燃煤發(fā)電首要市場轉移到了中國，并紛紛在中國成立相應的合資企業(yè)。
戴駿解釋，“發(fā)達國家不像國內這么無可奈何，不得不用燃煤機組。發(fā)達國家可以用燃氣機組、核電機組、風電機組替代，有眾多的選擇。在此基礎上，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域上，起步時間比西方國家都晚，不過在消化吸收了國外的先進技術之后，中國已經成為了全球最大的燃煤火電機組制造國。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660MW超臨界火電機組，合同金額82.9億美元，為印度史上最大的進口合同。
“700度超超臨界技術突破后，最主要的市場將是金磚五國。當然，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，火電機組的單機容量都會比較大，很多發(fā)展中的小國家不需要，因為單機上1000兆瓦的話，有些小國家全國可能只要幾臺就足夠了，需求較少。”
戴駿認為走獨立自主研發(fā)的意義在于，“可以獲得出口上的自由度。這有點像之前的高鐵領域。在獲得了獨立自主的技術之后，出口就很方便了�！�
據戴駿介紹，比如像上海電氣向海外市場出口600兆瓦的超臨界機組，必須得到西門子的許可。
材料是主要難關
據一位資深電力專家介紹，700攝氏度在國際上已經研究十幾年了，該項目在美國被稱之為美國能源部計劃。在歐盟被稱為熱力700計劃。歐洲從1998年開始啟動研究。這一研究主要集中在材料領域。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度需要采用超級鎳基合金。這種材料不能稱為合金鋼，因為其中的主要成分不是鐵，而是鎳。在該技術條件下，溫度是對材料最大的考驗。比如說合金鋼，在高溫狀態(tài)下，其強度將大幅下降，溫度繼續(xù)上升甚至會崩潰。此外，隨著時間的推移，在高溫高壓下，材料還會出現蠕變，變形越來越厲害，直至失效�！�
據一位熟知發(fā)電設備領域的相關人士稱，國外某一流電力設備制造商曾經嘗試過用超級鎳基合金造了兩個缸，但是報廢了，這說明其也未能掌握這種材料的屬性。另外焊接也是考驗�！皻W洲本來計劃2011年在德國開始建設一個55萬千瓦采用700度超超臨界發(fā)電技術的電廠，但是去年宣布因為材料和造價問題無法解決，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度超級鎳基合金的大口徑、厚管壁的制造和焊接工藝不過關。另外，價格奇貴，每噸單價是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，一個百萬千瓦級別的發(fā)電機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，這可能會形成資源瓶頸問題。
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于即將研發(fā)的700度超超臨界火電機組所需用到的超級鎳基合金的制造能力，還處于探索研發(fā)階段。
據一位冶金業(yè)人士稱，“中國的冶金行業(yè)非常不值得驕傲�！眱H以圓珠筆為例，科技部部長萬鋼在今年兩會結束時曾表示，中國每年生產380億支圓珠筆，是全球第一大圓珠筆生產大國，但中國的“筆尖珠芯近90%來自進口。”
一個號稱能夠生產龍芯的國家，為了一個圓珠筆芯，居然得讓科技部啟動“制筆行業(yè)關鍵材料及制備技術研發(fā)與產業(yè)化”國家科技支撐計劃重點項目。
安海軒指出，中國冶金產業(yè)經歷了長期的粗放式發(fā)展與擴張，積累下來的產業(yè)發(fā)展弊病比較多。資源優(yōu)勢[2626.87 0.36%]以及低廉的環(huán)保成本優(yōu)勢，導致的后果是，該產業(yè)在發(fā)展過程中形成的落后產能較大，初級產品較多�！半m然中國在超超臨界機組取得了舉世矚目的發(fā)展，但關鍵零部件和原材料主要依靠進口，對新型耐高溫材料的加工工藝性能和應用性能還沒完全掌握，600度等級新型耐熱鋼尚未實現國產化，主要還處于研發(fā)試驗階段。”
上述國外咨詢機構的能源電力部門咨詢經理稱，“別說管道材料了，就連變壓器里面好點的硅鋼片中國都要進口�！币晃浑娏θ耸恳蚕蛟鐖笥浾弑硎�，這次能源局開會去的都是電力界的，思路是倒置的。
據業(yè)內人士稱，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口。一位核電人士也向早報記者表示，雖然中國的核電自主化程度很高，但是在關鍵部件的材料方面也依舊是短板，“比如國內生產的燃料棒包殼質量與國外相比，有一定的差距。”
戴駿分析，以國內目前的技術水平，未來的700度超超臨界技術所用的關鍵材料可能依舊需要進口，“不過核心材料無法掌握倒不是特別大的問題。比如波音飛機也是這樣的，很多的關鍵零部件都不是美國人生產的。波音的知識產權大部分集中在總設計和組裝方面。”
這或許意味著，中國的700攝氏度超超臨界燃煤技術可能會走中國特色的高鐵道路——雖然不少設備、材料需要進口，但這依舊是擁有自主知識產權的產品。
名詞解釋
什么是臨界
燃煤發(fā)電機組運行過程中，鍋爐內工質都是水，水的臨界點壓力為22.12MPa(MPa是壓強的單位，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；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點。
超臨界機組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力的機組，而亞臨界機組是指主蒸汽壓力低于這個臨界壓力的機組，通常出口壓力在15.7-19.6 MPa。
