超临界技术：突破与快速发展

热力学上，压力达到22.1兆帕时，汽化热等于零，汽水间的密度差也等于零。这一压力就称作临界压力。低于临界压力为亚临界，高于临界压力为超临界或超超临界。当前，超超临界燃煤机组热效率可达45%，而常规亚临界燃煤机组的平均热效率约为40%。发展大容量超超临界机组，取代低效率的机组，每千瓦时发电量可节约标准煤30克以上。

20世纪80年代后期，我国就开始关注超临界火电机组的发展，并从国外进口大容量超临界机组。1992年，首次引进的2台（套）60万千瓦超临界火电机组，安装于上海石洞口第二电厂。这次引进，采取了技贸结合方式，重点引进了锅炉和汽轮机的超临界技术以及设计计算软件，并通过参与设计等方式，培养了一批专业技术人员，为超临界机组的国产化做了技术上的准备。此后，又陆续进口了一些超临界机组，最大单机容量为安装在上海外高桥电厂的90万千瓦机组，最早引进的机组运行时间已有10多年，积累了丰富的超临界机组运行经验。

为进一步推进超临界机组自主开发的历程，2000年，国家将60万千瓦超临界机组补列入“九五”重大技术装备研制项目，并确定华能集团河南沁北电厂一期2台（套）60万千瓦超临界机组为国产首台（套）示范工程，其蒸汽参数为24.2兆帕、566℃/566℃。

当时，国内企业已具备了亚临界火电机组的自主设计技术和生产能力，但还没有超临界机组制造投运的业绩。为此，国家决定，最早的几套超临界机组研制时，国内企业可寻找国外合作伙伴，以中方名义参与投标，由外方转让制造技术并负责保证机组性能。经过前几套机组的合作后，国内企业很快就掌握了超临界机组的关键技术，并开始了自主设计制造。河南沁北电厂2台（套）60万千瓦超临界火电机组，分别于2004年11月23日和12月13日投产发电，其三大主机均由哈尔滨电气集团制造。随后，由上海电气集团、东方电气集团自主制造的60万千瓦超临界机组也相继投入运行。这些机组的供电标准煤耗为300克/千瓦时，达到了国际先进水平。

2003年下半年，在超临界机组制造成功经验的基础上，开始了超超临界火电机组的研制，国家科委将机组参数与容量的选择列入“863”科技攻关课题。在对参数、容量进行充分分析与专家论证后，国家决定采取“高举高打”的策略，一起步就建造参数为26.25兆帕、600℃/600℃的百万千瓦级的超超临界火电机组，哈尔滨、上海、东方三大电站设备制造集团分别从三菱、日立、阿尔斯通、西门子公司引进技术，并通过由国外公司保证性能的合作方式，开始制造百万千瓦级超超临界机组。首台（套）机组以华能集团浙江玉环电厂为依托工程，于2006年11月18日正式投运，上海汽轮机厂、哈尔滨锅炉厂、上海电机厂分别制造了汽轮机、锅炉和汽轮发电机。随后，山东邹县电厂参数为25兆帕、600℃/600℃的百万千瓦级超超临界机组，于2006年12月投运，东方电气集团承担了三大主机设备的制造。2007年12月，江苏泰州电厂参数为25兆帕、600℃/600℃的百万千瓦级超超临界机组投运，哈尔滨电气集团制造了三大主机设备。这些机组的供电标准煤耗约为285克/千瓦时。(www.xing528.com)

图7-1 哈尔滨电气集团为河南沁北电厂提供的国产首台（套）60万千瓦超临界火电机组

图7-2 浙江玉环电厂国产首台（套）100万千瓦超超临界火电机组

在国家产业政策的引导下，我国超临界和超超临界火电机组发展迅速，至2010年年底，国内三大电站设备制造集团承接的60万千瓦超临界机组订单已达200多台（套），投运100多台（套）；承接和投标的60万千瓦超超临界机组达76台（套），投运30多台（套）；承接和投标的百万千瓦级超超临界机组94台（套），已投运33台（套），在建11台（套）。2010年年底，我国火电装机容量70967万千瓦中，超临界和超超临界机组已达24%以上。经测试，投运的国产超临界和超超临界机组发电效率、供电标准煤耗等性能指标，已达到国际先进水平。

在基本掌握产品核心设计、制造技术的基础上，我国电机工业用很短的时间就大批量生产出60万千瓦及以上的超临界、超超临界火电机组，满足了国内市场需求。迄今，我国已成为世界上百万千瓦级超超临界机组投入运行最多的国家。