PDF《自主创新 建立独立科研平台》

编辑尧版式院张楠 校对院么辰 圆园11 年7月1日星期五 栽藻造押渊园员园冤82619191-8169 耘原皂葬蚤造押zhangnan岳泽贼蚤皂藻泽援糟灶 粤14 阴李吉亮

2008 年底,科技部部长万钢来视察, 建 议我们的主管单位申能, 成立一个专门的节能 公司, 服务全行业, 服务全国.

在去年

10 月份, 申能能源科技公司注册成立了, 我也是这个公 司的总经理, 将为发电厂的节能改造提供各种 服务. 我们应该与时间赛跑.风和太阳明天还 会再有, 但是煤炭这么用下去, 明天可能就没 有了.所以我们目前的当务之急, 是把火电的 效率提上去, 延缓资源的枯竭. 人们在历史上还记得牛顿、 瓦特, 但是当 时的官员是没什么人记得的. 为什么人们记得 他们?因为他们对历史的贡献是革命性的. 外观红黄相间的上海外高桥第三发电厂 坐落于东海边, 其129 米的炉顶高度也是外高 桥地区的制高点. 外三的两台

100 万千瓦的超 超临界发电机组供应着中国最大的工业化城 市上海 10%左右的电力. 从外观上, 外三的两个厂房如同工业巨兽 一般雄伟, 然而令人惊奇的是, 与以往中、 小发 电厂外积着一层灰的景象不同, 整个外三厂区 花木青翠欲滴,黑色的轿车上也相当光洁, 发 电机厂房内一尘不染.除了远处蒸汽的 声, 很难想象这是一个重型能源企业. 279.39 克/千瓦时,这是

2010 年全球火 力发电企业的最低能耗标杆, 也是世界火电企 业第一次叩开

280 克/千瓦时大关. 这个纪录 的创造者正是上海外高桥第三发电厂, 总经理 冯伟忠也被德国人称为全球火力发电 舒马 赫 . 于2008 年初投入运行的外高桥三厂一直 是世界火电企业的标杆.2008 年287.44 克/千瓦时与

2009 年282.16 克/千瓦时均打破了 当年的世界纪录.作为领跑者, 冯伟忠直言现 在还不是谈极限的时候: 我认为未来还有好 几克的下降空间 . 事实上,冯伟忠还有一个更加大胆的计 划.在 十二五 期间, 冯伟忠想一改一百多年 来火力发电厂的基本系统设计, 新建一台独创 的 新型汽轮发电机组 , 运用现有的材料和装 备技术, 通过改变系统设计和集成创新, 在单 位造价相当的情况下, 使机组效率再相对提高 5%. 目前该技术已经获得国家专利授权. 据冯 伟忠介绍, 如果该技术能够得到运用, 结合外 三目前已成功应用的节能创新技术, 采用目前 成熟的超超临界蒸汽参数, 其机组净效率就可 达48.5%以上, 远超目前国际上正在研发的下 一代高效燃煤火电技术. 该技术不但能应用于 新建机组, 还为现有中、 低效率机组的就地改 造提供了新的出路.若能在中国全面推广, 那 么在没有增加任何能耗的情况下, 全国的火电 机组的效率可平均提升 10%左右, 相当于新 增7000 万千瓦装机容量 .而这正是外三, 乃 至上海可为全国能源行业作出的示范性贡献.

2010 年节煤折合

5 亿元 正常来说, 一个火电厂建成后就好比购 买了一辆新车一样, 能耗通常像油耗一样是随 着时间的推移而逐渐上升的. 冯伟忠称, 要 让能耗降低, 除非对汽车进行改进.对发电企 业而言就是不断地进行技术改造以提升机组 效率. 基于中国一次能源的构成中煤炭占了近 90%的现实, 在整个中国的电力结构中, 火电 占到了绝对多数.根据中电联

2011 年公布的 数据, 截至

2010 年底, 中国的火电装机比例高 达73.4%, 而西方国家的比例大多在 20%左右. 为了支撑近年来接近两位数的 GDP 增长 率, 作为全球最大的能源消耗国, 中国正源源 不断地从地下数百米甚至上千米的幽暗之处 挖掘积累了上亿年的煤炭资源, 其中大部分将 长途运输数百公里乃至数千公里来到发电厂, 为工业的发展注入 血液 , 为夜间的城市带来 光明. 国家统计局数据显示,

2010 年中国原煤产 量为 32.4 亿吨. 《BP 世界能源统计

2010 年》 称, 以中国的煤炭开采速度, 中国的煤炭采储比仅为

38 年, 远低于世界平均的

200 年左右.新华社的 报道更是称, 煤炭大省山西的采空区面积达到了

2 万平方公里, 约为全省面积的 1/8. 对煤炭的大量消耗不仅使中国面临能源 枯竭的危机,交通运输也承受着巨大的压力. 全国大部分铁路运能都是用于煤炭运输. 而全 球唯一的一条限单双号通行的高速公路―― ― 京藏高速公路的产生, 也是因为不堪重型运煤 卡车的巨大流量, 才想出了如此绝招. 由于发电占到了中国用煤的一半以上, 对 中国而言, 要继续保持高速的发展, 如何用好 每一吨煤炭, 尽量多地发电, 是延缓资源枯竭, 减少碳排放的关键.然而客观情况是, 中国火 电机组的发电煤耗总体偏高,

2010 年供电耗 煤为

335 克/千瓦时, 相比而言, 日本为

299 克, 韩国为

300 克, 意大利为

303 克. 中国与先 进国家相比有着将近 10%的巨大差距. 严峻的形势凸显了外三的示范作用. 以 外三的发电规模, 每度电每节省一克标煤相当 于全年省下 1.3 万吨动力煤. 冯伟忠称. 这意 味着, 与全国平均能耗相比, 外三

2010 年节煤 达到了

62 万吨左右, 约为人民币

5 亿元. 即使是与国内同类型百万千瓦超超临界 机组相比,外三照样一年可以节省标煤

16 万吨, 减排二氧化碳达

40 万吨. 外三正为全球能 源业的节能减排提供标杆示范的作用. 正常来说,一个火电厂建成后就好比购 买了一辆新车一样, 能耗通常像油耗一样是随 着时间的推移而逐渐上升的. 冯伟忠称, 要 让能耗降低, 除非对汽车进行改进.对发电企 业而言就是不断地进行技术改造以提升机组 效率. 据冯伟忠介绍, 投产近三年来, 外三每年 都会进行各种大大小小的技术创新与改造. 在 刚刚过去的

2010 年,外三的技术改造直接投 入更是高达

6000 万~7000 万元人民币. 我们 煤耗每度电节省

3 克,就能省下

3000 万元左 右,此外每年每节省一吨煤,政府还会奖励 300~500 元, 所以说我们应该是一种良性的循 环.其他电厂如果也这么做, 也将获得良好的 经济效益. 解决世界级难题 为了实现机组的高效节能, 冯伟忠对设备 和系统等进行了一系列的改造, 连阿尔斯通这 样的供货商都惊得直冒冷汗, 甚至曾以 后果 自负 施压, 但最终结果却让他们惊叹连连. 在外三 十一五 众多的技术创新中, 最令 冯伟忠自豪的就是其解决了困扰全球发电界 几十年的 固体颗粒侵蚀 问题. 固体颗粒侵蚀 指的是当水蒸气在几百摄氏度的高温下, 其氧 离子活性会大大加强, 与金属管道内壁发生化 学反应, 产生氧化皮, 进而脱落. 氧化皮囤积在 管内会造成锅炉爆管事故;

而随高速蒸汽运动 的氧化颗粒会刮伤轮机叶片. 这正是降低发电 机组效率的最大问题.事实上, 之前全球所有 运行的超临界和超超临界机组都遇到了这一 问题, 每年因此损失的煤炭上亿吨. 要解决这个问题, 面临的不是一个瓶颈, 而是几十项技术, 是一个系统的工程. 冯伟忠 称, 为了破解它, 我前前后后研究了十五年.

2007 年1月, 冯伟忠应邀到英国就 固 体颗粒侵蚀问题 的研究作专题学术报告, 那 时外三还在建设中. 我仅仅是讲了一个思 路, 问题如何产生, 应该如何解决, 国际上对 此非常关注.后来我把这些理论和研究成果 运用到了外三,获得了惊人的成效.运行了

30 多个月, 现在外三的汽轮机叶片仍然光亮 如新. 德国西门子公司在看了轮机叶片的照 片后评价道: 这种情况对于汽轮机来说是史 无前例的 , 你们的技术在世界上将是一次 突破. 冯伟忠认为在节能问题上, 首先需要考虑 的并不是节能, 而是保效率.像固体颗粒侵蚀 叶片导致的效率的下降, 是不可逆的, 这才是 更加根本的. 比如说我装了个新设备, 好不容 易使煤耗每度电省了

3 克, 但是侵蚀问题让我 每度电多用了

4 克, 那不是还倒退了吗? 国内有些

100 万千瓦的超超临界机组, 在 使用了几年之后,汽轮机效率下降了 4%甚至 是8%. 冯伟忠介绍: 要知道下降 2%,理论上就 可报废了.年煤耗

400 万吨的电厂, 2%是8万吨, 相当于

6000 多万元人民币, 就算是把

4 个 高中压缸全换了,也就是

3 个亿到 3.2 个亿. 如果重新买设备,

5 年节约下来的煤就等于换 设备的钱了.而4%意味着每度电多耗

12 克煤, 8%就是

24 克.把发电机组从超临界提到 超超临界, 也就是下降

10 克.4%就是返回去 一代, 8%就是返回去两代.这得多严重? 所以这类问题得早作研究.对于外三来 说, 哪怕我是今天研究出了解决方案, 也是晚 了, 因为我们的机组已经运行了.必须在未运 行前就把相关方案全方位地想好. 冯伟忠如 是称.事实上, 在上世纪

90 年代, 冯伟忠便开 始关注并研究这个课题了. 为了实现机组的高效节能, 冯伟忠对设备 和系统等进行了一系列的改造, 连阿尔斯通这 样的供货商都惊得直冒冷汗, 甚至曾以 后果 自负 施压, 但最终结果却让他们惊叹连连. 目 前外三已获得了

12 项世界首创技术和

6 项国 内首创技术, 已拥有

9 项专利授权.

2010 年11 月, 外三获得 国家高新技术企业 称号, 是国 内获此荣誉的唯一 一家火力发电企业. 对于 十二五 , 冯伟忠称公司正考虑将目 前获得的节能成果推广开来.

2008 年底, 科 技部部长万钢来视察, 建议我们的主管单位申 能, 成立一个专门的节能公司, 服务全行业, 服 务全国. 在去年

10 月份, 申能能源科技公司注 册成立了, 我也是这个公司的总经理, 将为发 电厂的节能改造提供各种服务. 改写世界发电厂历史 我受的正规全日制教育只有五年级, 后 来的知识主要靠自学.但从另一个角度来说, 我的大脑没有被格式化.爱因斯坦说过, 知识 是有限的, 但是想象力是无限的. 在 十二五 期间, 冯伟忠有着一个更加大 胆的计划, 那就是将其独创的 新型汽轮机组 技术从构想变为现实, 甚至最终在全国推广开 来.冯伟忠称如能实现, 这将在零耗能的情况 下为中国新增数千万千瓦的装机容量. 它将改变传统电厂的设计格局,但是不 需要专门为此开发新的设备以及材料. 冯伟 忠透露. 一立方米水到底能发多少电? 冯伟忠说, 这个没人知道, 取决于势能差.势能差越大, 那么转化出来的电能也就越多. 于是大坝越造 越高, 为的就是一个高势能差. 同理, 一克煤到 底能够发多少电, 这也无法得知, 取决于它的 热力循环情况. 蒸汽压力、 温度越高, 理论上能 够发的电也就越多了. 这就是为什么发电技术 会从低、 中、 高、 亚临界、 超临界到超超临界, 不 断地把蒸汽压力温度提高. 据可查资料, 现有超超临界机组中的蒸汽 达到了 600℃,而目前全球正在挑战 700℃大关.不过这一路径现在遇到了不少麻烦. 为了应对 700℃, 需要不断研制耐高温、 耐高压的特种钢. 国外的研究目前在技术和经 济上都有问题. 冯伟忠称. 在提升至 700℃之后, 发电机的热效率值将比目前 600℃超超临 界机组获得 3%的提升,但是特种合金的价格 将提升

9 倍. 花费翻了这么多, 实在划不来. 原计划

2011 年德国要开始建设世界上第一个 采用 700℃技术的

55 万千瓦机组,但是去年 决定先推迟

3 年. 而我的方法是换个........