(3)整体煤气化联合循环 (IGCC)发电设备
整体煤气化联合循环 (IGCC)发电技术,是将煤气化和燃气—蒸汽联合循环发电相结合的一种洁净煤发电技术。IGCC技术实现了能量的梯级利用,具有大幅度提高热效率的发展前景,在目前的技术条件下,热效率已达43%。今后,随着燃气轮机技术的发展,热效率可达45%。IGCC机组的环保特性良好,可以与燃烧天然气的联合循环机组相媲美。
自20世纪90年代中期,荷兰、美国和西班牙等国陆续投产了四个大型IGCC发电商业化示范电站。经过十几年的运行证明,IGCC技术是一项成熟的洁净煤发电技术。
我国IGCC技术的发展,将通过自主研发和引进吸收并举的技术路线,通过建设示范电站,积累经验,逐步推广。展望IGCC发电设备的发展进程,在2015年前,华能绿色煤电天津25万千瓦级IGCC发电机组示范工程将建成并取得经验;中低热值煤气燃烧技术的开发和燃气轮机制造技术的国产化工作将加快进行。预计到2020年左右,40万千瓦级IGCC发电设备将实现商业运行示范,届时运行可靠性将达到90%,形成成熟的IGCC发电设备设计、运行和维护经验,并开始推广应用;IGCC多联产示范项目有望投入运行;E级和F级中低热值的燃气轮机制造技术实现国产化,国产化率达到80%以上;2000吨/日级干法、湿法气化炉达到商业化生产水平,能够自主设计和生产3000吨/日级气化炉。
(4)燃气—蒸汽联合循环发电机组
燃气—蒸汽联合循环发电机组,以天然气作为燃料,具有运行安全可靠、调峰性能好、效率高、排放污染低等优点。目前研制成功的G型和H型燃气轮机,燃用天然气联合循环工作时,其热效率分别能达到58%、60%。
目前通过引进国外先进制造技术,逐步增加技术改造投入,分阶段实现国产化,重型燃气轮机制造自主化成效显著。但核心制造技术 (热端部件)和维修服务技术尚由外方控股的合资企业掌握,重型燃气轮机的设计技术也未完全掌握。
从缓解资源和环境两方面压力看,燃气轮机的发展趋势是进一步提高效率和降低氮氧化物排放。提高效率的关键是提高燃气初温,这需要改进涡轮叶片的冷却技术,研制能耐更高温度的材料和级数更少而压缩比更高的压气机,并提高各个部件的效率;改善燃烧技术,逐步发展到超低氮氧化物 (NOx)排放。另外,为适应分布式发电系统的发展,小型燃气轮机也有广泛的应用前景,特别是使用生物沼气、煤层气等低热值燃气的小型燃气轮机。
产学研相结合的开发路线是我国燃气轮机装备发展的主导思路,在加大资金投入和政策支持,加快设计制造关键技术 【如耐高温材料、隔热陶瓷涂层、高精度铸造、压气机设计、超低氮氧化物 (NOx)燃烧技术、燃气轮机冷却技术等】攻关后,有望逐步掌握关键核心技术,研制出具有自主知识产权的燃气轮机,形成我国重型燃气轮机自主开发能力。
2.水电装备,引领潮流 我国水能资源蕴藏量居世界首位,技术可开发容量5.74亿千瓦,年发电量2.5万亿千瓦时,约占全球水能资源总量的15%。我国水电开发利用程度以发电量计算仅为技术可开发容量的23%,远低于发达国家70%以上的开发水平;西南地区一些江河的开发程度更低,不足10%。因此,我国水电开发潜力巨大。
在我国常规剩余可开采的能源资源中,水能是仅次于煤炭的重要战略资源。在今后的可再生能源开发过程中,水能资源的开发利用举足轻重。作为清洁的可再生能源,大力开发水电是保证我国经济社会可持续发展、保障能源供应、优化电源结构、减少化石能源消耗、实现节能减排的重要举措,也是我国电机工业走绿色、低碳之路的必然要求。
我国水电建设及其工程技术发展已经取得了前所未有的进步和举世瞩目的成就。我国已能够自行研发、设计、制造和安装各种类型水轮发电机组,以满足大规模水电开发的需要。我国水电机组制造、造坝等水电工程技术已居世界领先水平。
水力发电历史悠久,技术成熟,但属于非标准设计建设。因水文地质环境不同,水电开发面临各种艰巨挑战。水电开发建设过程中,需要针对具体工程的建设条件,研究解决大坝抗震安全、机组运行稳定、水电开发与环境保护等技术难题。解决这些难题,需要跨学科、多专业、产学研用相结合的联合攻关,不断探索,研究创新。
水电站运行水头不同,需要选择不同的机组型式。当水电站装机容量确定后,应采用较大容量的水轮发电机组,这样可以减少电站装机台数,简化枢纽布置,节省投资,缩短工期,降低电站运行成本。对大型水电站而言,减少装机台数所获得的工程效益将更为明显。因此,未来的大型水电开发将不断推动水电机组向高参数、大容量发展。水电机组单机容量,成为评价水电机组设计、制造技术水平的重要指标。
从我国国情出发,高水头大型混流式水电机组、高水头高转速大容量抽水蓄能机组的研制,将是今后的发展重点;同时,为提高和改进现有中小水电机组的性能,还要发展低水头贯流式水电机组。
预计到2015年,将有40余台(套)70万千瓦及以上水轮发电机组投入运行;到2020年时,投入运行的70万千瓦及以上的水电机组,总计将超过100台 (套);正在建设中的溪洛渡水电站70万千瓦级机组、向家坝水电站80万千瓦机组,预计2012年首批投产,其单机容量将再次刷新世界纪录。
我国30万千瓦级抽水蓄能机组、5万千瓦级冲击式水轮发电机组和5万千瓦级贯流式水轮发电机组的关键技术研发,已取得重大进展。依托四川与云南交界的金沙江白鹤滩水电站,正开展100万千瓦级混流式水轮发电机组的应用研究,关键技术已取得重大进展,预计到2020年可投产运行,届时我国又将创造水电机组单机容量新的世界纪录!
3.核电装备,日趋成熟
核电,与火电、水电共同构成了当今世界电力的三大支柱。截至2010年年底,全世界已有29个国家建有核电站,运行的商用核反应堆共有442座,总装机容量 (电功率)约3.75亿千瓦;在建核反应堆总数达到60座,总装机容量约5900万千瓦。
与世界核电发达国家相比,我国核电在电源结构中所占比重较小。2010年,核电占全国电力装机总容量的1.12%,发电量占1.8%,远低于全球平均约13.5%的水平。
采用更安全、更先进的核电技术建设核电站,是世界核电发展的趋势。我国正在引进的第三代AP1000核电技术及其建设中的示范工程,为核电技术的跨越式发展提供了重要平台,对促进我国核电技术自主开发、形成完整的制造体系,具有积极的促进作用。与此同时,从法国进口的2台 (套)EPR型核电机组,也在广东台山建设中。
随着第三代核电技术消化吸收工作的实施,我国核电站主泵、压力容器、蒸发器、数字化仪控系统等关键设备的国产化工作正在有序推进,核岛关键设备产能在稳步提升。可以说,我国先进核电技术正在逐步走向成熟。
通过大型先进压水堆核电站重大专项的实施,在消化、吸收、全面掌握AP1000核电技术的基础上,我国正在研发具有自主知识产权的CAP1400大型先进压水堆核电技术,使我国核电设计、制造、建造和运行技术实现快速发展,进入核电技术先进国家行列。
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未完待续)