科创中国

在碳达峰碳中和目标下，我国目前现役约***亿千瓦装机容量的亚临界机组生存压力明显增大，大幅提效迫在眉睫。在此背景下，近年来业内不断提出针对亚临界机组改造提效的各种技术方案，但均存在明显的短板。“亚临界机组600℃升温改造技术”由上海申能电力科技有限公司总经理冯伟忠教授经过潜心研究提出并拥有相关专利，其关键是保持机组压力基本不变，把机组主蒸汽和再热蒸汽温度均提高到600℃水平。结合创新先进的汽轮机和锅炉改造技术，可以大幅提高机组经济性和负荷灵活性，保持机组长期高效运行，还有降低机组启动能耗、运行成本等附加收益。2017年4月至2019年8月，该技术在徐州华润电厂#3机组上率先实施，成为了世界首创的“高温亚临界综合升级改造项目”。

图1 仿真模拟结果和现场施工图

“亚临界机组600℃升温改造技术”主要创新点如下：1、主汽压力不变，主、再热蒸汽温度提升至600℃，显著提高机组的循环效率和汽轮机内效率，结合专项节能技术，可将亚临界机组的效率和煤耗提升到超超临界水平；改造性价比高，且改造后机组具备大幅延长运行寿命的技术条件。2、突破性的锅炉受热面改造方案，实现主蒸汽和再热蒸汽温度提升至600℃，且受热面改动量可控，性价比高。3、专项节能环保安全系列技术的应用，在符合超低排放要求前提下，保障了亚临界机组的低负荷稳燃和深度调峰性能，有效防止锅炉受热面干烧和固体颗粒生成，同时显著降低机组冷态启动时间和能耗，保障机组长期高效运行。

经第三方测试和中国能源研究会邀请的院士专家评审，一致认为本项目取得了如下明显成效：1、改造后机组额定工况下供电煤耗可降低至290g/kWh以下，达到现役超超临界机组水平，节能幅度超过10%。2、机组可实现19%-100%负荷调峰，提前11年实现了科技部和国家能源局提出的2030年目标。3、改造后具备大幅延寿30年的技术条件，且可长期保效，其投资回报远优于新建煤电机组。

“亚临界机组600℃升温改造技术”如果能推广应用至全行业，按平均节能量30g/kWh测算，则每年节能量将超过4000万吨标准煤，减排二氧化碳约***亿吨。若***亿千瓦的亚临界机组整体提升20%的低负荷性能，则可以创造出7000万千瓦调峰容量供电网消纳新能源，同时有力地保障电网安全。2020年8月，徐州项目被美国电力（POWER）杂志授予“顶级电站奖”且成为当月该杂志封面，成为国内在三峡水电站、外三电厂后第三个获得该奖项的燃煤机组。

“亚临界机组600℃升温改造技术”的成功应用，为我国乃至全球亚临界机组提效减碳探索出了一条可行和先进的道路。