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前言
2026年1月12日,能源界掀起巨浪!國家電力示范工程迎來關鍵節點——兩臺630℃超超臨界二次再熱燃煤發電機組順利完成發電機轉子裝配,標志著項目建設進入最后沖刺階段。
更令人振奮的是,該機組的發電熱效率首次跨越50%大關,刷新世界燃煤發電能效新高!
我國由此實現從技術追隨到行業引領的歷史性轉變,每年可節約標準煤21.79萬噸,減少二氧化碳排放逾58萬噸,真正走出一條節能與環保并重的發展之路。
這項尖端技術何時能夠在全國范圍內的火電系統中全面鋪開?你如何看待它的推廣前景?
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50%效率刷新紀錄
一提到燃煤發電,許多人腦海中浮現的仍是黑煙彌漫、能耗驚人、污染嚴重的畫面。不可否認,傳統燃煤機組長期受限于“熱能利用率低”的瓶頸。
過去無論是國內還是國際上的常規設備,煤炭燃燒產生的熱量僅有45%-48%被轉化為電能,其余超過一半的能量或隨高溫煙氣逸散,或通過冷卻水流失,既浪費了寶貴的化石資源,也加劇了生態環境壓力。
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此次我國建成的630℃超超臨界二次再熱燃煤發電機組,成功將發電熱效率提升至50%以上,一舉打破全球燃煤發電效率的最高紀錄。
這一突破究竟意味著什么?我們不妨用通俗方式算一筆賬。
以往需要燃燒100噸煤炭才能完成的發電任務,在新技術加持下,僅需不到80噸即可達成,直接節省出20多噸煤!
別小看這20%的降幅,若換算成兩臺大型機組全年運行的數據,相當于節約21.79萬噸標煤,等同于關停一座中型煤礦的年產量,這一成果足以讓全球能源領域為之震動。
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有人或許會問:同樣是燒煤,為何這項技術如此高效?
答案藏在“超超臨界二次再熱”這八個字之中。首先,“超超臨界”指的是機組運行參數遠高于水的臨界點狀態。
在常壓下,水加熱到100℃沸騰變為蒸汽;但在超超臨界條件下,水不再經歷明顯的汽液相變過程,而是直接轉變為高密度、低黏度的流體,這種介質具備更強的做功能力,能更有效地驅動汽輪機運轉。
普通超臨界機組的工作溫度普遍維持在600℃左右,而我國此次將主蒸汽溫度提升至630℃,更高的溫度帶來更高的能量轉化率,成為提效的核心突破口。
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尤為關鍵的是“二次再熱”工藝,這是本次技術飛躍的關鍵所在。
傳統機組通常采用一次再熱流程,即蒸汽在汽輪機中做功后抽出回爐加熱一次,再次用于發電。而二次再熱則實現了雙重能量回收。
第一次膨脹做功后的蒸汽并未直接排出,而是重新送入鍋爐再熱器進行第二次升溫,隨后進入后續汽輪機繼續釋放能量發電。
如此循環利用,使蒸汽中的熱能得到近乎徹底的榨取,幾乎不留浪費空間,從而顯著拉升整體發電效率。
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為實現這一目標,科研團隊付出了巨大努力。
必須指出,630℃的極端高溫搭配35.5兆帕的超高壓力,相當于在機組內部構建了一個持續運行的“高溫高壓熔爐”,常規金屬材料根本無法承受如此嚴苛工況,極易出現蠕變變形甚至結構破裂。
此時,我國自主研發的G115耐熱合金鋼發揮了決定性作用。
這種材料堪稱機組的“鋼鐵戰甲”,可在630℃和35.5兆帕環境下長期穩定服役,無懼氧化腐蝕與機械疲勞。
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除核心材料外,精密焊接技術與智能控制系統的協同配合同樣不可或缺。
鍋爐與汽輪機作為巨型裝備,其構件龐大復雜,焊縫質量稍有偏差,便可能引發高溫高壓蒸汽泄漏,釀成嚴重安全事故。
我國工程師攻克難關,開發出新型自動化焊接工藝,將焊縫精度控制在微米級,極大提升了密封可靠性。
同時,智能控制系統如同整套裝置的“神經中樞”,實時監測上百項運行參數,包括溫度場分布、壓力波動、功率輸出等,一旦檢測異常立即自動調節,確保機組始終處于最優工況。
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正是憑借這些核心技術的集成創新,我國才得以在燃煤發電賽道實現彎道超車,牢牢掌握全球能效制高點。
此前世界先進水平尚未突破49%,我國此次跨過50%門檻,看似僅提升一個百分點,實則凝聚著無數科研人員晝夜攻關的心血,更是我國高端裝備制造實力的一次集中展現。
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系統全鏈條國產化
630℃超超臨界二次再熱機組的成功,并非偶然事件,而是我國數十年深耕發電裝備產業厚積薄發的結果。
從基礎材料研發到核心部件制造,從焊接工藝到安裝調試,整個技術鏈已實現完全自主可控,這也是我們敢于挑戰全球頂尖水平的根本底氣。
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以G115耐熱鋼為例,在此之前,高性能耐熱合金長期被歐美企業壟斷,我國采購不僅價格高昂,還需支付專利費用,且面臨供應鏈斷供風險。
為擺脫被動局面,國內科研院所聯合鋼鐵龍頭企業展開聯合攻關,歷經多年探索,終于研制出擁有完全自主知識產權的G115耐熱鋼。
其性能表現如何?
可在630℃環境中連續運行數萬小時不發生性能退化,抗拉強度與抗氧化能力均優于國際同類產品,制造成本卻比進口材料降低近三成。
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G115耐熱鋼的問世,不僅破解了超超臨界機組的材料瓶頸,還帶動了我國特種鋼材產業鏈的整體升級。
如今該材料已廣泛應用于核電反應堆容器、航空發動機熱端部件等領域,實現跨行業賦能。
數據顯示,目前我國G115耐熱鋼年產能占全球總量超30%,已成為全球最大的高端耐熱鋼生產國之一。
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在焊接工藝方面,本項目同樣取得重大進展。
超超臨界機組的鍋爐殼體厚度超過100毫米,全機組焊縫累計長度達上百公里,焊接質量直接關系到運行安全。
以往此類作業依賴人工操作,存在效率低下、一致性差等問題。
如今我國采用自主研發的機器人智能焊接系統,結合激光定位與AI路徑規劃,實現全流程自動化作業。
相較傳統方式,焊接效率提升五倍以上,缺陷率降至0.1%以下,達到國際領先水準。
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智能控制系統則是保障高效運行的“智慧大腦”。
這套由我國獨立開發的控制系統融合大數據分析、人工智能算法與物聯網感知技術,可實時采集溫度、壓力、流量、振動等多項運行數據,并動態優化控制策略。
當燃煤品質波動時,系統自動調整風煤配比,維持最佳燃燒狀態;
當電網負荷變化時,又能快速響應,精準調控汽輪機轉速,確保電力平穩輸出。
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尤為突出的是,該系統具備強大的預測性維護能力。
通過對歷史運行數據建模分析,系統可提前識別潛在故障趨勢,如軸承磨損加劇、管道壁厚減薄等,并發出預警提示,指導運維團隊實施預防性檢修,有效避免非計劃停機。
據測算,得益于該系統支持,機組年可用小時數可達8000小時以上,較傳統機組多運行500余小時,大幅提高發電收益。
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從材料科學到制造工藝,從硬件設施到軟件平臺,本次項目的成功充分彰顯了我國在高端能源裝備領域的綜合競爭力。
過去我們需要全套引進國外技術和設備,如今不僅能實現自主研發,還可向海外輸出成套解決方案。
這種由“引進來”轉向“走出去”的戰略轉型,正是我國科技創新能力躍升的真實寫照。
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年省10億成本
630℃超超臨界二次再熱機組的技術突破,帶來的不僅是技術層面的領先地位,更有實實在在的經濟價值與生態紅利,堪稱“降本增效+綠色轉型”的典范之作。
先來看經濟效益,這筆賬清晰明了,令人振奮。
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兩臺機組每年節約21.79萬噸標煤,按當前市場價每噸500元估算,直接節省燃料開支超10億元!
這對發電企業而言,相當于新增一筆巨額凈利潤。
同時,煤耗下降也意味著運輸、倉儲、裝卸等配套成本同步縮減,進一步壓縮整體運營支出。
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更重要的是,低成本電力將惠及社會各個層面。
電力是國民經濟的基礎支撐,電價水平直接影響企業生產成本與居民生活負擔。
隨著高效機組逐步推廣,我國火力發電單位成本有望持續走低,有助于減輕工業企業用電壓力,降低家庭電費支出。
專家預測,若全國燃煤機組全部升級為此類高效機型,年節煤量將突破1億噸,節約資金超500億元,經濟效益極為可觀。
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環保效益同樣不容忽視。煤炭燃燒是二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物的主要來源,這些物質正是溫室效應與大氣污染的罪魁禍首。
由于煤耗大幅削減,污染物排放也隨之銳減。
數據顯示,兩臺機組每年可減少二氧化碳排放58.83萬噸,相當于1.6萬公頃森林一年的碳吸收能力。
1.6萬公頃是什么概念?
約等于22000個標準足球場的綠化面積,足以覆蓋一座中小型城市全域。
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與此同時,二氧化硫與氮氧化物排放量亦下降30%以上。
前者是酸雨形成的關鍵因子,后者易引發光化學煙霧,對生態系統與人體呼吸系統構成嚴重威脅。
排放量的降低,意味著酸雨頻率減少、霧霾天數下降,藍天白云將成為常態。
對于長期受空氣污染困擾的城市而言,這項技術的大規模應用無疑是重大利好。
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在全球推進碳中和的大趨勢下,這項技術的戰略意義更加凸顯。各國正積極制定減排路線圖,應對氣候變化挑戰。
我國作為全球最大發展中國家,鄭重承諾2030年前實現碳達峰、2060年前達成碳中和。
而燃煤發電是我國碳排放的主要貢獻源之一,減排任務艱巨。
超超臨界二次再熱機組的誕生,為實現雙碳目標提供了強有力的技術路徑。
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不僅如此,該技術還可為全球能源轉型貢獻中國方案。
當前仍有大量發展中國家依賴燃煤發電,雖有減排意愿,但缺乏先進技術支撐。
我國該項技術不僅效率領先、排放更低,且建設與運維成本顯著低于歐美同類系統,非常適合在新興市場推廣應用。
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通過技術輸出與合作共建,我國不僅能助力他國實現清潔低碳轉型,還能增強在全球能源治理體系中的話語權,推動構建公平包容的全球氣候治理新格局。
可以說,630℃超超臨界二次再熱機組的突破,是一項集技術創新、經濟增益、環境友好于一體的系統性成就。
它不僅改寫了我國發電技術格局,也為全球可持續發展注入新動能。
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結語
630℃超超臨界二次再熱燃煤發電機組的技術突破,是我國能源科技自主創新進程中的又一座豐碑。
從打破國外技術封鎖到創造世界能效紀錄,從年節約十億元成本到減排近六十萬噸二氧化碳,這項技術用硬核實力詮釋了“傳統能源也能走向高效清潔”的全新可能。
展望未來,隨著該技術在全國范圍加速落地,我國將在能源安全保障、經濟高質量增長與生態環境保護之間找到理想平衡點,為全球能源變革提供更多中國智慧與中國范式,開啟綠色發展的嶄新篇章。
你認為這項革命性技術能否在未來幾年內實現全國火電廠的普及?歡迎分享你的看法。
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