中国大唐山东郓城630℃国家电力示范项目实现全容量投运。两台机组满负荷运行,供电煤耗创下同类型机组的世界最低纪录。

更关键的一个数字是热效率:突破50%。

50%这道坎

燃煤机组的发电热效率,是一个国家的火电技术水平最直观的刻度。

亚临界机组大概在38%左右,超临界能到41%到43%,超超临界主流水平在45%到48%之间。每提高一个百分点,背后是材料、设计、制造、控制的全套升级。

50%这条线,行业追了很多年。它不是一个可以靠优化运行摸到的数字,得靠参数往上提。参数往上提,首当其冲的是材料。

两台机组靠什么提上去

项目首次采用了G115、C5等多种新型耐高温特种钢材,国内首次使用自主研制的C630R新型汽轮机转子。

主蒸汽温度到630℃,对金属材料的要求是苛刻的。高温下材料的蠕变强度、抗氧化性、组织稳定性,任何一项不达标,管道和转子都撑不住设计寿命。

G115这类新钢种的意义,是把国产耐热钢的使用温度往上推了一档。过去这个温度段的选择不多,要么用进口材料,要么降参数运行。

C630R转子更难。汽轮机转子是整台机组受力最复杂的部件,高温、高转速、高应力同时作用,对材料均匀性和锻造工艺的要求极高。能自主研制,等于把这道关卡打通了。

十项创新的组合

这个项目集成应用了十大核心创新成果,除了新材料,还有变速小机带功率平衡发电机双机回热系统、12级回热抽汽系统。

回热系统的作用是把汽轮机抽出来的蒸汽拿去加热给水,减少冷源损失。级数越多,热利用越充分,但系统也越复杂,投资和运维成本跟着涨。

12级回热是个激进的选择。它把能榨的热量榨到极致,代价是系统庞大、控制难度高。

54万吨碳的账

满负荷工况下,相比常规百万千瓦机组,这个项目每年可减少二氧化碳排放54万吨。

按一棵树一年吸收十几公斤碳算,54万吨对应的是一片不小的森林。原文的说法是相当于2000多个标准足球场大小的森林。

煤电的减排有两条路。一条是少烧煤,靠新能源替代。另一条是用更少的煤发更多的电,靠效率。

第一条路受制于电网的调节能力和用电需求,走不快。第二条路是纯技术问题,一旦突破,全国存量的煤电机组都能受益。

这也是示范项目的意义。它自己发的电不多,但它验证的技术路径可以复制。

大唐集团董事长吕军的说法是,这个项目创造了同类型机组温度最高、压力最高、效率最高、供电煤耗最低的世界纪录。

一点冷静的补充

630℃机组的造价,比常规超超临界要高。新材料的成本、制造工艺的良品率、首台套的调试风险,都要摊进电价里。

所以这类项目短期内不会大规模铺开。它的角色是先证明可行,再等材料成本下来、供应链成熟,才谈得上推广。

煤电在中国电力系统里的位置,短期内不会消失。既然要留着,就得让它更干净、更省煤。630℃是这条路上一个明确的坐标。