新一轮煤电机组改造升级拉开大幕，高温亚临界技术备受关注！

“占煤电装机近三分之一的亚临界机组总量巨大，是我国煤电机组中效率相对最低、煤耗相对最高的类型，已成为我国煤电行业碳减排的‘短板’。”在11月23日由中国能源研究会节能减排中心举办的“高温亚临界综合升级改造示范项目”总结会上，中国能源研究会特邀副理事长陈进行表示。

10月29日，国家发展改革委、国家能源局下发《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》，新一轮煤电机组改造升级拉开大幕。“到2025年，全国火电平均供电煤耗降至300克标准煤/千瓦时以下”——此次改造升级的方向和目标明确。相关资料显示，2020年全国 60万千瓦及以上火电厂供电煤耗为305.5克标准煤/千瓦时，而亚临界机组供电煤耗在330克标准煤/千瓦时左右，这一数据意味着“亚临界机组”是新一轮全国煤电机组改造升级的重中之重。

“探索高温亚临界综合升级改造。探索创新煤电机组节能改造技术，及时总结高温亚临界综合升级改造示范项目先进经验，适时向全国推广应用。”《全国煤电机组改造升级实施方案》明确指出。

 在陈进行看来，“双碳”目标对煤炭清洁高效利用提出了更高要求，清洁高效利用成为煤电行业碳减排的重要途径，也将是煤电行业的中心工作。“煤电行业碳减排，亚临界机组大幅提效改造势在必行，通过改造达到高效，将会使煤电行业对我国乃至全世界碳减排作出巨大贡献。”陈进行表示。

“占全球火电机组最大板块的亚临界机组的技术改造是一个世界性挑战。”上海申能电力科技有限公司总经理冯伟忠在上述总结会上表示。

 放眼世界火电技术进步，随着材料技术的不断进步和热能动力理论的日臻完善，蒸汽的参数经历了低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界直至超超临界的发展过程。能源清洁化的发展要求日益迫切，发展高参数大机组成为国家节能减排战略的组成部分。存量众多的现役亚临界机组何去何从成为一个重大课题。

“中国煤电高质量发展的重点应该首先放在对总装机容量约3.5亿千瓦的现役亚临界机组的升级改造。这是因为，对于大量现役的水冷纯凝汽式无供热的亚临界机组，其在额定工况下的实际供电煤耗普遍高于320克标煤/千瓦时，相当部分机组的实际运行煤耗超过340克标煤/千瓦时，明显高于超临界和超超临界机组。”清华大学教授毛健雄表示。

“亚临界机组”一直备受关注。“因厂制宜采用汽轮机通流部分改造、锅炉烟气余热回收利用、电机变频等成熟适用的节能改造技术，重点对30万千瓦和60万千瓦等级亚临界、超临界机组实施综合性、系统性节能改造，改造后供电煤耗力争达到同类型机组先进水平。”《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》对亚临界机组提出了实施综合节能改造的明确要求。

“常规汽轮机通流改造应用最多，但节能收益有限，改造后还是达不到310克/千瓦时煤耗要求，也难以保持长期高效运行。跨代升级改造成准二次再热超（超）临界机组，投资大，几乎相当于重建。升温至566/566℃的方案，因性价比不高，几乎鲜有人问津。”中国能源研究会副秘书长、节能减排中心主任王凡坦言。

 中国工程院院士秦裕琨在总结会上强调，煤炭既不能“大烧”，也不能“乱烧”，而是要进行清洁高效利用。煤电调峰和清洁高效改造是实现碳达峰的必要手段。我国众多煤电机组要尽快改造成功，需要发挥发电企业和装备制造企业的积极性。

 经多年研究，冯伟忠在2010年提出了“高温亚临界”改造技术路线。其关键是保持主再汽压力基本不变，把机组主再热蒸汽温度均大幅提高到现有超超临界机组的600摄氏度水平，并整合应用已在上海外高桥第三发电有限公司验证成熟的节能减排系列技术，可大幅提高机组的能效和环保水平。

“梳理排查具备改造条件的亚临界煤电机组，统筹衔接上下游设备供应能力和电力电量供需平衡，科学制定改造实施方案，有序推进高温亚临界综合升级改造。”《全国煤电机组改造升级实施方案》明确指出。

在今年中电联组织的全国火电机组竞赛中，徐州华润电厂3号机组取得30万千瓦等级亚临界湿冷机组效率第一名。这正是“高温亚临界综合升级改造技术”所带来的效应。

徐州华润电厂3号机组“高温亚临界综合升级改造示范项目”，是上海申能电力科技有限公司利用其首创且拥有专利的高温亚临界改造技术，结合已在申能上海外高桥第三发电厂成功实施的节能减排与深度调峰系列创新技术，与华润电力控股有限公司合作，在徐州华润电力有限公司（徐州华润电厂）、中国电力工程顾问集团中南电力设计有限公司、西门子能源有限公司、中国能建集团安徽电建二公司等单位密切配合下，成功实施的世界首创“高温亚临界综合升级改造示范项目”。

“一般来说，从亚临界升级到超临界，再升级到超超临界，每一代技术升级，降低的供电煤耗为8~10克/千瓦时。相比之下，徐州华润电厂3号机组‘高温亚临界综合升级改造示范项目’降低35克/千瓦时的成果是非常显著的，为电力行业树立了典范。”电力规划设计总院高级顾问孙锐在上述总结会上表示。

这一被火电专家孙锐称为“典范”的创新技术，经国际、国内两家性能试验单位先后独立试验结果表明：额定工况供电煤耗由改造前平均值320克标准煤/千瓦时，降低到285克标准煤/千瓦时，降幅高达35克标准煤/千瓦时，达到100万千瓦等级超超临界机组的供电煤耗水平。机组灵活性大大提高，负荷调节至19%仍能安全稳定高效运行。而且做到延寿和长期保效。投产两年多来，缸效稳定，汽机运行情况良好，未发生过一次“非计划停机”。

“徐州华润电厂3号机组的高温亚临界改造可以称为‘徐州样本’，这是一次革命性的技术创新！一次改造，一步到位，能覆盖国家文件提出的对我国存量煤电改造升级的全部要求，应当成为煤电改造升级和实现深度调峰的首选。”在毛健雄看来，“徐州模式”的魅力在于实现了煤电机组综合性能的提升，实现了《全国煤电机组改造升级实施方案》中全部指标的要求。

“除了煤耗大幅降低，机组深度调峰性能得到质的提升，在没有投油助燃和保持超低排放条件下，最低稳定运行负荷能力还能达到19%，提前11年达到国家提出的2030年煤电机组实现20%-100%深度调峰目标。”徐州华润电力有限公司节能专业主任马国营给记者算了一笔账，“改造费用共计3.5亿元，以单位投资1100元/千瓦计算，静态投资回收期7年，此外还可获得电网节能调度及深度调峰收益。按照5500利用小时计算，年可节约标煤量5.53万吨，二氧化碳减排14.7万吨。”

 据冯伟忠分析，徐州华润电厂的改造方案具备可行性和普适性，若能在现役亚临界机组大规模推广，保守按照供电煤耗降低30克/千瓦时，年利用小时数4500小时测算，每年将节约超过4700万吨标准煤，减排二氧化碳1.27亿吨以上。“亚临界机组整体提升20%的深度调峰性能，还可腾出7000万千瓦调峰容量，对应增加3.5亿千瓦新能源消纳能力。”冯伟忠表示。

“新一轮煤电机组改造升级的大幕已经拉开，各大电力（能源）集团作为改造主体，应该尽快制订煤电机组改造升级的路线图、计划书和时间表，建议首先大力推进在徐州电厂已经成功实施的高温亚临界综合升级改造技术。”原能源部总工秦中一表示。

 2020年6月12日，中国能源研究会在北京中国科技会堂组织“亚临界机组600℃升温改造关键技术”的研究与应用成果评审会，专家一致认为，“亚临界机组600℃升温改造技术”为世界首创，具有自主知识产权，为我国亚临界机组高效、灵活性改造提供了一种可行的技术路径，具有显著的经济社会效益和良好的推广应用前景。

 2020年11月，高温亚临界相关技术研究与应用成果，获得中国能源研究会2020年度能源创新奖一等奖。

“高温亚临界综合升级改造是一项系统工程，需要技术、设计、制造、施工等单位的合作配合，共同实施，要建立市场化运作模式，通过技术转让，提供技术包、软件包、培训包等形式，成立技术、设计和制造三方联合体，把机组改造纳入商业化运营，以加快高温亚临界综合升级改造工作。”中国电工技术学会名誉理事长、原机械工业部电工局局长周鹤良在上述总结会上表示。

 中国工程院院士、清华大学原副校长倪维斗建议：“高温亚临界综合升级改造是一型一策，方案有别，难以简单复制。操作上宜采取典型引路，有序展开。各大电力（能源）集团挑选数台典型亚临界机组先行示范，优先采用‘高温亚临界综合升级改造技术’。国家从设立的2000亿元专项再贷款中划出一部分，专款专用，支持‘高温亚临界综合升级改造项目’。”

 北重汽轮电机厂原总工程师高京生在此次总结会上建议，制造厂家应该进一步加大对冯伟忠及其团队在高温亚临界综合升级改造方面的重视，深入进行技术攻关，协调配合，积极推进技术升级。

 华润电力控股有限公司原总裁胡敏表示，我国亚临界机组数量多，改造需要“一机一策”。“过去是零散几台，现在面对全国大范围改造，怎么跟发电企业、设计院、监测单位沟通，究竟有多少机组具备改造潜力，五年内如何科学推进实施等，这些实际问题值得深入研究，与上下游企业、设备制造商、材料供应商等相关方协同推进。”

“统筹考虑煤电机组节能降耗改造，合理安排机组改造时序，在区域上应该是先东南，再西北；电厂选择应该是先改装机多的，后改装机少的；机组类型（主要是主机类型）应该是先改典型的，再改个例的。”国家能源局原副局长、中国能源研究会学术顾问吴吟建议。