當(dāng)前，我國在粉煤發(fā)電技術(shù)方面己具備獨(dú)立設(shè)計(jì)制造600℃超超臨界機(jī)組的能力，機(jī)組發(fā)電效率可超過45％，己達(dá)到國際先進(jìn)水平，為了進(jìn)一步提高超超臨界機(jī)組的能源利用效率，我國未來五年或更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)將嘗試和發(fā)展再熱溫度達(dá)到610℃或620℃的超超臨界機(jī)組、二次再熱超超臨界機(jī)組以及700℃超超臨界發(fā)電技術(shù)。面對(duì)越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，我國越來越多的“超低排放”火電機(jī)組也逐漸投入運(yùn)行,為削減成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，多種污染物的一體化脫除技術(shù)將是未來發(fā)展趨勢(shì)，近年來，我國褐煤和準(zhǔn)東煤等劣質(zhì)煤的高效清潔發(fā)電技術(shù)得到了不斷提高，目前均有超臨界參數(shù)的機(jī)組投入運(yùn)行，針對(duì)不同的煤質(zhì)特性，開發(fā)和試驗(yàn)600～1000MW等級(jí)機(jī)組并積累設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)是未來發(fā)展趨勢(shì)。
1.超超臨界發(fā)電技術(shù)
近期（2～3年）再熱溫度達(dá)到610℃或620℃的超超臨界機(jī)組將陸續(xù)投產(chǎn)，探索出初步的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。適時(shí)開展再熱溫度達(dá)到610℃成620℃的超超臨界機(jī)組后評(píng)價(jià)工作,為后續(xù)再熱溫度6l0℃或620℃的超超臨界機(jī)組的有序發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
2.二次再熱發(fā)電技術(shù)
從國內(nèi)外火電行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，自主開發(fā)大容量二次再熱超超臨界機(jī)組對(duì)我國燃煤機(jī)組實(shí)現(xiàn)更高的效率、更低的燃耗、降低減排和可持續(xù)發(fā)展具有重要作用，可使我國在高參數(shù)大容量機(jī)組方面徹底擺脫國外十知識(shí)產(chǎn)權(quán)束縛,實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電技術(shù)及設(shè)備制造技術(shù)上的突破，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，二次再熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為在現(xiàn)有600℃高溫材料特性的基礎(chǔ)上，最大限度地發(fā)揮材料的高溫特性，根據(jù)鍋爐、汽輪機(jī)各種運(yùn)行工礦對(duì)高溫部件的材料性能要求，確定合理的機(jī)組初參數(shù)及合適的機(jī)爐參數(shù)匹配原則，開發(fā)大容量二次再熱機(jī)組成套技術(shù)，驗(yàn)證和形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二次再熱發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)。
3.700℃超超臨界發(fā)電技術(shù)
700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)是目前國際正在開發(fā)的最先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)，伴隨著機(jī)組蒸汽參數(shù)的提高，可大幅度提升發(fā)電效率、降低溫室氣體與染物排放。與600℃超超臨界發(fā)電技術(shù)相比，700℃超超臨界燃煤發(fā)電率可提高至50％。每千瓦時(shí)供電煤耗可降低約36g，二氧化碳排放減少13％。建設(shè)700℃超越臨界燃煤發(fā)電工程將全面提升燃煤發(fā)電設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造水平，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為裝備制造行業(yè)和火力發(fā)電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為電力行業(yè)的節(jié)能減排開辟新路徑，是我國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排國家目標(biāo)的重要戰(zhàn)略舉措。近幾年應(yīng)結(jié)合采用二次再熱、熱力系統(tǒng)優(yōu)化等一系列新技術(shù)，為我國正在研發(fā)的700℃發(fā)電機(jī)組提供技術(shù)儲(chǔ)備。
4.超低排放污染物控制技術(shù)
隨著Hg和PM2.5加入排放污染物控制對(duì)象，火電行業(yè)的減排成本和壓力將提到空前的高度。多污染物一體化控制技術(shù)，是針對(duì)燃煤電廠燃燒后產(chǎn)生的粉塵（含PM2.5）、SOx、NOx、Hg和CO2等中的兩種或以上污染物進(jìn)行一體化脫除的技術(shù)，是在同一個(gè)煙溫區(qū)間、同一套工藝裝置中脫除兩種或以上污染物，同時(shí)避免不同污染物之間的捕捉抑制和相互影響，從經(jīng)濟(jì)上應(yīng)比單污染物獨(dú)立分別脫除工藝的疊加投資更少、產(chǎn)出更高、綜合經(jīng)濟(jì)效益更好。為削減成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，多污染物的一體化脫除技術(shù)的研究和試驗(yàn)正得到世界各國的重視，開發(fā)和示范燃煤機(jī)組煙氣多污染物（SOx、NOx、Hg等）一體化脫除技術(shù)將會(huì)是我國燃煤電廠污染物控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
5.褐煤發(fā)電技術(shù)
根據(jù)國外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國內(nèi)蒙古地區(qū)褐煤豐富但缺水的資源條件，我國燃褐煤發(fā)電機(jī)組的未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)為采用超（超）臨界參數(shù)、褐煤煤中取水發(fā)電技術(shù)、煙氣余熱回收等集成發(fā)電技術(shù)，使褐煤機(jī)組實(shí)現(xiàn)綜合提效，顯著提高褐煤機(jī)組的發(fā)電效率，節(jié)約水資源，降低煤耗并降低污染物排放，使褐煤機(jī)組煤耗、廠用電率及污染物的排放指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。滿足國家對(duì)建設(shè)內(nèi)蒙古煤電基地建設(shè)，應(yīng)“注重環(huán)保，高度節(jié)水，集成應(yīng)用當(dāng)今最先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”的要求。
6.準(zhǔn)東煤發(fā)電技術(shù)
新疆準(zhǔn)東煤儲(chǔ)量巨大，煤質(zhì)燃燒特性好，合理開發(fā)利用準(zhǔn)東地區(qū)煤炭資源，研究準(zhǔn)東煤鍋爐燃燒技術(shù)，對(duì)保證準(zhǔn)東煤電基地特高壓直流外送配套電源項(xiàng)目安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義?？傮w看，我國由于高鈉煤應(yīng)用較少，仍未有一套在大容量機(jī)組上100％燃燒準(zhǔn)東煤的可靠方案。今后需開展準(zhǔn)東煤燃燒發(fā)電的進(jìn)一步研究工作，重點(diǎn)措施應(yīng)為：（1）深入開展準(zhǔn)東煤燃燒、結(jié)渣和沾污等特性參數(shù)的基礎(chǔ)性研究工作，制定準(zhǔn)東煤相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和體系以及國內(nèi)行業(yè)通行的準(zhǔn)東煤鍋爐燃燒熱力指標(biāo)選取范圍，指導(dǎo)鍋爐設(shè)計(jì)選型；（2）加強(qiáng)現(xiàn)役鍋爐摻燒準(zhǔn)東煤的試驗(yàn)研究工作，歸納和總結(jié)摻燒準(zhǔn)東煤的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，為大型鍋爐大比例摻燒或全燒準(zhǔn)東煤提供技術(shù)支持和設(shè)計(jì)依據(jù)；同時(shí)應(yīng)加快全燒準(zhǔn)東煤燃燒技術(shù)的研究和相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證工作，以保證鍋爐在全燒準(zhǔn)東煤的條件下能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行；（3）加快進(jìn)行入爐煤提鈉技術(shù)的試燒試驗(yàn)，根據(jù)試燒試驗(yàn)最終成果，依托具體工程開展工程化應(yīng)用研究工作，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工程化示范；（4）由于準(zhǔn)東煤田煤源廣，各礦煤質(zhì)成分不一，結(jié)焦和沾污程度不同，因此鍋爐型式不可能完全相同，具體工程鍋爐設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)各礦區(qū)煤的結(jié)焦、沾污特性進(jìn)行分析研究，也可嘗試開發(fā)新爐型，如旋風(fēng)研爐液態(tài)排渣技術(shù)。
7．無煙煤發(fā)電技術(shù)
“W”型火焰鍋爐燃用無煙煤時(shí)爐膛出口NOx濃度較高，一般在700~1000mg/Nm3，按成熟先進(jìn)的SCR脫硝工藝的脫硝效率90％考慮，煙囪出口排放濃度在70～100mg/Nm3，難以滿足超低排放要求；同時(shí)燃用我國西南地區(qū)中、高硫無煙煤時(shí)高溫受熱面的高溫腐蝕也較為嚴(yán)重，限制了該爐型向更高的超超臨界參數(shù)方向發(fā)展。目前國內(nèi)超超臨界“W”火焰鍋爐機(jī)組尚處于研發(fā)階段，不具備規(guī)模建設(shè)的條件，現(xiàn)階段無煙煤機(jī)組工程建設(shè)仍采用超臨界“W”火焰鍋爐，后續(xù)根據(jù)研發(fā)成果進(jìn)一步論證后，適時(shí)開展超超臨界“W”火焰鍋爐機(jī)組的示范工作。鑒于我國西南地區(qū)無煙煤同時(shí)也是高硫煤，建議適時(shí)啟動(dòng)高硫無煙煤超（超）臨界循環(huán)流化床鍋爐的研發(fā)和示范工作。
目前，CFB鍋爐較為成熟的容量為300MW。隨著白馬600MW超臨界CFB鍋爐示范工程的成功運(yùn)行，我國已經(jīng)具備大型CFB鍋爐的設(shè)計(jì)制造能力，但還不能滿足我國電力工業(yè)高效能源利用率和污染排放限制的需要。為此，充分利用循環(huán)流化床劣質(zhì)燃料適用性的特點(diǎn)，開發(fā)和裝備與之適應(yīng)的高參數(shù)600MW級(jí)超臨界及超超臨界CFB鍋爐提高能源轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)結(jié)合近年我國在低床壓降節(jié)能型循環(huán)流化床開發(fā)時(shí)證實(shí)的提高可用率、降低廠用電的經(jīng)驗(yàn)以及在低成本污染控制方面的創(chuàng)新與突破，形成適應(yīng)我國劣質(zhì)煤坑口電站的先進(jìn)發(fā)電設(shè)備是“十三五”期間乃至未來更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)我國CFB鍋爐清潔燃煤發(fā)電技術(shù)的總體發(fā)展方向。
“十三五”期間，我國電力工業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展600MW級(jí)燃用劣質(zhì)燃料，低成本，經(jīng)濟(jì)排放控制技術(shù)的高效CFB鍋爐發(fā)電機(jī)組，加快660MW超超臨界CFB鍋爐的研制及工程示范，形成我國大容量高效環(huán)保型的CFB鍋爐系列產(chǎn)品。
1.加快燃用劣質(zhì)燃料的300～600MW高效、低成本排放控制CFB鍋爐研制和工程應(yīng)用
劣質(zhì)燃料的一個(gè)重要特點(diǎn)是長(zhǎng)距離運(yùn)輸不經(jīng)濟(jì)。因此，科學(xué)的方法是根據(jù)當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)燃料資源的儲(chǔ)量情況，建設(shè)適當(dāng)容量的CFB鍋爐，以取得資源的最優(yōu)利用效果。300MW亞臨界、600MW超臨界CFB鍋爐輔以低成本污染控制技術(shù)，對(duì)區(qū)域資源的適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用場(chǎng)合廣泛。
將已經(jīng)得到工程證實(shí)的節(jié)能型超低排放循環(huán)流化床技術(shù)與大容量超臨界循環(huán)流化床相結(jié)合可以形成中國獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保性能優(yōu)異的劣質(zhì)煤發(fā)電技術(shù)。相比亞臨界機(jī)組，600MW超臨界機(jī)組凈效率約可提高3％左右，供電煤耗可以降低約10g/kWh,每年節(jié)約標(biāo)煤3.8萬t，減少CO2排放10.4萬t，節(jié)能降耗優(yōu)勢(shì)明顯。結(jié)合改進(jìn)的低床壓降循環(huán)流化床技術(shù)，可以在無運(yùn)行成本條件下達(dá)到氮氧化物低于50mg/m3；低鈣硫比，半干法脫硫條件下達(dá)到二氧化硫低于l00mg/m3；廠用電可以達(dá)到同容量煤粉爐的水平。加之CFB鍋爐采用爐內(nèi)脫硫后，可允許采用更低的排煙溫度，而不必?fù)?dān)心出現(xiàn)尾部受熱面出現(xiàn)低溫腐蝕問題，有利于進(jìn)一步提高鍋爐熱效率。目前，我國燃用貧煤的600MW超臨界CFB鍋爐已成功投運(yùn)，運(yùn)行效果良好。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將超臨界600MW CFB鍋爐與低床壓降節(jié)能型循環(huán)流化床技術(shù)并軌，可以在較短的時(shí)間內(nèi)取得研發(fā)成果，開展工程示范，取得經(jīng)驗(yàn)后加以推廣應(yīng)用。
2.開展600MW等級(jí)超超臨界循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)的自主研發(fā)和示范工程
白馬600MW超臨界循環(huán)流化床燃燒室水冷壁出口管間溫差最大不超過17℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同容量煤粉爐。這證實(shí)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)一步提高蒸汽參數(shù)是可行的。因此有必要“十三五”期間安排600MW等級(jí)超超臨界循環(huán)流化床工程示范，進(jìn)一步提高循環(huán)流化床燃燒發(fā)電效率，保持我國在該領(lǐng)域的世界領(lǐng)先有必要。
在600MW超臨界循環(huán)流化床示范工程基礎(chǔ)上繼續(xù)提高發(fā)電效率，開展600MW等級(jí)超超臨界循環(huán)流化床示范工程是當(dāng)前國內(nèi)外循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的大勢(shì)所趨。除了燃用劣質(zhì)煤，洗中煤，煤泥等循環(huán)流化床傳統(tǒng)燃料之外，利用CFB鍋爐技術(shù)燃用褐煤，具有鍋爐燃燒效率高、燃料制備系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、爐內(nèi)無結(jié)焦危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到比同容量煤粉鍋爐更高的鍋爐熱效率，并且可以避免CFB燃用其他高灰分劣質(zhì)燃料可能出現(xiàn)的爐內(nèi)受熱面磨損、大量高溫灰渣的冷卻處理等技術(shù)難題，因此，大型CFB鍋爐是未來褐煤燃煤發(fā)電設(shè)備合理的技術(shù)選擇之一。
CFB鍋爐燃用褐煤，有其技術(shù)方面的特殊性。褐煤由于水分含量高，鍋爐相應(yīng)的煙氣量將比同容量煙煤鍋爐增大15％左右，爐膛及相關(guān)設(shè)備尺寸相應(yīng)增大，會(huì)帶來相應(yīng)的一些技術(shù)問題；褐煤含灰量低，對(duì)CFB鍋爐爐內(nèi)燃燒、流動(dòng)、脫硫等過程都會(huì)有不同程度的影響，需要結(jié)合示范工程開展研究工作。
我國在無煙煤600MW超超“W”火焰煤粉爐技術(shù)開發(fā)上遇到了重大障礙，該技術(shù)在燃燒室水冷壁安全、燃燒效率、特別是NOx排放方面存在問題。循環(huán)流化床鍋爐燃燒無煙煤具有一定的優(yōu)勢(shì)，四川白馬600MW超臨界循環(huán)流化床的成功則進(jìn)一步給無煙煤高效低污染發(fā)電指出了新路。可以預(yù)計(jì)，600MW超越臨界無煙煤燃燒鍋爐可以從性能上全面超過600MW超“W”型火焰爐。
目前，國內(nèi)外處于商業(yè)示范運(yùn)營(yíng)的六座IGCC電站主要采用E級(jí)與F級(jí)燃汽輪機(jī)，電站容量在20萬～30萬kw，供電效率能達(dá)到40％～43％，折合供電煤耗在286～307g/kWh,這些IGCC電站采用燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)年代較為久遠(yuǎn)，在當(dāng)今超超臨界機(jī)組大面積推廣的背景下，其性能優(yōu)勢(shì)逐步喪失。進(jìn)入21世紀(jì)以來，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛發(fā)展，全球?qū)θ細(xì)廨啓C(jī)的需求量大增，國際燃?xì)廨啓C(jī)制造商都在投入大量的資金和技術(shù)，研發(fā)大功率、高參數(shù)、高性能的燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)又邁上了一個(gè)新臺(tái)階。GE與Siemens公司近年來研制出的H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)燃用天然氣時(shí)，單循環(huán)效率＞40％，聯(lián)合循環(huán)效率＞60%，新一代的F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)燃用天然氣時(shí)，單循環(huán)效率將近39％，聯(lián)合循環(huán)效率達(dá)到59％。
隨著我國自有干煤粉氣化爐技術(shù)的發(fā)展，干煤粉氣化爐在IGCC發(fā)電領(lǐng)域的性能優(yōu)勢(shì)保證了IGCC供電效率的提升。
結(jié)合我國在天津IGCC電站設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)營(yíng)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，集成先進(jìn)的H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)與大容量干煤粉氣化爐的IGCC，供電效率能夠達(dá)到47％，折合供電煤耗低于261g/kWh，電站初投資也將隨著IGCC的大型化與批量化大為降低。此外，通過提高汽水循環(huán)參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)，引入新技術(shù)（低能耗制氧技術(shù)、燃料電池技術(shù)）等措施，IGCC性能進(jìn)一步提高的潛力值得期待與關(guān)注。
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要為四個(gè)方面：
1．改進(jìn)IGCC主要部件和系統(tǒng)的性能、提高可用率、降低成本
（1）發(fā)展單機(jī)功率更大、燃?xì)獬鯗馗?、熱耗率更低的燃?xì)廨啓C(jī)，以它為核心來優(yōu)化配置IGCC的各系統(tǒng)。根據(jù)美國ATS （Advanced Turbine Systems）計(jì)劃，目前世界上已經(jīng)制造成功H型燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)獬鯗鼐鶠?427℃，單循環(huán)效率＞40％，聯(lián)合循環(huán)效率＞60％。顯然，把它們改燒合成煤氣而組合成為IGCC時(shí)，IGCC的單機(jī)功率可以提高到500～550MW，供電效率有望達(dá)到50％，而比投資費(fèi)用則能降低到1000～1200﹩/kW的水平。這種IGCC足以與目前最先進(jìn)的超超臨界參數(shù)的常規(guī)燃煤電站競(jìng)爭(zhēng)。
（2）當(dāng)采用H型燃?xì)廨啓C(jī)來組成IGCC時(shí)，底循環(huán)汽輪機(jī)的主蒸汽參數(shù)就由目前的高壓、超高壓參數(shù)向亞臨界或超臨界參數(shù)方向發(fā)展。
（3）提高氣化爐的性能、運(yùn)行可用率和可靠性。目前IGCC電站的運(yùn)行可用率在很大程度上取決于氣化爐的可用率。在改善氣化爐的性能方面應(yīng)特別側(cè)重于提高碳轉(zhuǎn)化率和冷煤氣效率。在改善運(yùn)行可用率方面則應(yīng)側(cè)重于提高高溫爐襯（磚）和噴嘴的使用壽命，合理地設(shè)計(jì)氣化爐的排渣系統(tǒng)。此外，還應(yīng)增強(qiáng)氣化爐對(duì)煤種的適應(yīng)性，探索不同煤種所宜選用的氣化爐類型。目前已有業(yè)績(jī)的Shell爐、GE-Texaco爐和Destec爐也仍需不斷改進(jìn)。
（4）目前，在IGCC站使用深冷法制氧設(shè)備，這種設(shè)備價(jià)格高，制氧能量高。為了降低電站的廠用電耗率，以便提高IGCC的供電效率，各國研究人員對(duì)高溫離子膜（ITM）分離技術(shù)做了大量的研究。
（5）研究高溫條件下的除灰脫硫方法，這是今后簡(jiǎn)化IGCC系統(tǒng)，提高IGCC性能并降低其比投資費(fèi)用的一個(gè)重要方向。
（6）研究以空氣為氣化劑的氣化爐以及與其相應(yīng)的IGCC系統(tǒng)。
2．進(jìn)行CO2捕集
與CO2分離、捕集、封存技術(shù)相結(jié)合，滿足低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于電力行業(yè)的要求，提高IGCC系統(tǒng)應(yīng)對(duì)溫室氣體排放控制的競(jìng)爭(zhēng)力。
3．發(fā)展IGCC融合化工原料合成的煤基多聯(lián)產(chǎn)IGCC電站
這種生產(chǎn)組合模式就是當(dāng)今已被廣泛使用的以“合成氣園”為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的生產(chǎn)概念。
4．集成多種先進(jìn)技術(shù)
IGCC是由多種技術(shù)集成的系統(tǒng)，能夠利用多種先進(jìn)技術(shù)使之不斷完善。煤氣化技術(shù)、煤氣凈化技術(shù)、燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)、汽輪機(jī)技術(shù)以及制氧技術(shù)等的發(fā)展都能為之發(fā)展提供有力的支撐。同時(shí)，IGCC工藝過程適合與其他技術(shù)進(jìn)行集成，例如，燃料電池技術(shù)。
目前，國外燃?xì)廨啓C(jī)已從E、F級(jí)逐步向G/H級(jí)、J級(jí)方向發(fā)展，其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率已超過60％，我國在引進(jìn)100余臺(tái)以F級(jí)和E級(jí)為主的先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)上，結(jié)合自主研發(fā)，在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、制造、燃燒等基礎(chǔ)領(lǐng)域取得了明顯進(jìn)展，但相比發(fā)達(dá)國家仍存在巨大差距。大力發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、高溫部件材料和制造、低污染穩(wěn)定燃燒、高溫部件修復(fù)、分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化集成等核心技術(shù)是我國NGCC和分布式發(fā)電技術(shù)的未來發(fā)展戰(zhàn)略需求。
1．燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)
未來重型燃?xì)廨啓C(jī)透平初溫將達(dá)到1700℃，其簡(jiǎn)單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)效率分別為43％和63％。為了滿足先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)高負(fù)荷、高效率的發(fā)展要求，非定常設(shè)計(jì)體系（四維）以及全維設(shè)計(jì)體系將被廣泛采用。非定常設(shè)計(jì)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更符合真實(shí)流動(dòng)情況的非對(duì)稱因素設(shè)計(jì)、針對(duì)周期性因素的設(shè)計(jì)與優(yōu)化、新氣動(dòng)布局與流型設(shè)計(jì)。全維設(shè)計(jì)將同時(shí)考慮流道中葉片和其他部件真實(shí)三維流動(dòng)情況以及非定常影響。
燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)涉及面較廣，涵蓋了燃?xì)廨啓C(jī)總體設(shè)計(jì)、壓氣機(jī)模化加減級(jí)、燃燒室設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和透平冷卻葉片設(shè)計(jì)等技術(shù)。根據(jù)國外燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和我國技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，我國應(yīng)以提升設(shè)計(jì)能力、部件材料和制造技術(shù)為核心，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展、需求牽引和繼承創(chuàng)新的設(shè)計(jì)體系建設(shè)總體思路。建立國家重型燃?xì)廨啓C(jī)試驗(yàn)基地，進(jìn)行重型燃?xì)廨啓C(jī)可靠性試驗(yàn)、不同燃料長(zhǎng)壽命試驗(yàn)和大部件試驗(yàn)，逐步形成和完善重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證體系。結(jié)合國家重大專項(xiàng)，突破F級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)，形成一整套整機(jī)與部件的氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、燃燒、試驗(yàn)和測(cè)試系統(tǒng)專業(yè)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)規(guī)范，形成燃?xì)廨啓C(jī)的工程設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方法，建立和發(fā)展F級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)體系。同時(shí)要鼓勵(lì)燃?xì)廨啓C(jī)學(xué)科前沿的探索性、前瞻性課題的基礎(chǔ)研究，力爭(zhēng)在燃?xì)廨啓C(jī)新概念、新方法、新技術(shù)的原始創(chuàng)新方面有所突破，實(shí)現(xiàn)G/H級(jí)重型燃?xì)廨啓C(jī)的自主創(chuàng)新與全面發(fā)展。
2．燃?xì)廨啓C(jī)的高溫部件材料及制造技術(shù)
目前，高溫部件金屬材料的使用溫度已接近極限，不可能滿足未來燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片溫度不斷提高的設(shè)計(jì)要求。但是由于非金屬材料和制造成本高昂、關(guān)鍵技術(shù)尚未解決，在未來很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件材料仍然將以高溫合金為主。因此，未來燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件材料及制造技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)是高溫合金和新型非金屬材料的設(shè)計(jì)及其制造技術(shù)。
一方面，隨著F級(jí)以上燃?xì)廨啓C(jī)的陸續(xù)投產(chǎn)，增加了對(duì)大尺寸定向、單晶葉片，以及輪盤鍛件和粉末冶金輪盤的需求，對(duì)于先進(jìn)鎳基單晶高溫合金和粉末高溫合金的開發(fā)，以及新型高梯度定向凝固技術(shù)、大尺寸高溫合金鍛造和粉末冶金技術(shù)的開發(fā)將是未來高溫合金材料及制造技術(shù)的主要研究方向。另一方面，從目前國外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景來看，未來燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件非金屬材料將以陶瓷基復(fù)合材料、金屬間化合物、C/C復(fù)合材料為主體。為適應(yīng)未來重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展趨勢(shì)和提高我國重型燃?xì)廨啓C(jī)材料制造技術(shù)水平，我國須大力加強(qiáng)材料制造技術(shù)研究，具體為①加強(qiáng)大尺寸單晶高溫合金鑄件定向凝固技術(shù)研究，提高帶有復(fù)雜冷卻通道的大尺寸透平葉片（特別是單晶葉片）生產(chǎn)合格率：②加強(qiáng)新型耐高溫?zé)嵴贤繉蛹捌渲苽浼夹g(shù)研發(fā)：③積極探索開發(fā)新型耐高溫基體材料，如，陶瓷基復(fù)合材料、金屬間化合物、C/C復(fù)合材料。
3．高效低污染穩(wěn)定燃燒技術(shù)
污染物減排是NGCC和分布式能源發(fā)電技術(shù)必須面對(duì)的問題，高效低污染穩(wěn)定燃燒技術(shù)可在保證燃燒穩(wěn)定的同時(shí)大幅度降低氣輪機(jī)污染物的排放，達(dá)到減排的效果，是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室污染物排放控制的主要手段和方法。此外，高效低污染穩(wěn)定燃燒技術(shù)也是未來制約燃?xì)廨啓C(jī)是否可投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵技術(shù)。其中，富燃/淬熄/貧燃燃燒、煙氣再循環(huán)燃燒、柔和燃燒、催化燃燒等新一代低污染燃燒技術(shù)將是未來燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展和應(yīng)用趨勢(shì)。
基于國內(nèi)重型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒技術(shù)的現(xiàn)狀，高效低污染穩(wěn)定燃燒技術(shù)的研發(fā)應(yīng)分為三個(gè)階段，包括低污染燃燒理論與機(jī)理研宄：分級(jí)預(yù)混低污染燃燒技術(shù)研究；貧燃預(yù)混、柔和燃燒、富燃/淬熄/貧燃燃燒等新一代低污染燃燒技術(shù)研究。第一階段的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)在于燃?xì)廨啓C(jī)不同工作狀態(tài)下NOx、CO、UHC等污染物的生成機(jī)理和影響因素研究：第二階段的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)在于分級(jí)預(yù)混燃燒火焰穩(wěn)定技術(shù)和分級(jí)燃料噴嘴設(shè)計(jì)，目前，國外主要采用擴(kuò)散燃燒作為燃機(jī)在啟機(jī)和低負(fù)荷時(shí)分級(jí)預(yù)混燃燒的火焰穩(wěn)定技術(shù)，而駐渦燃燒等新一代火焰穩(wěn)定技術(shù)仍處于研發(fā)階段，鑒于國內(nèi)的研究基礎(chǔ)，該階段可通過大量燃料噴嘴實(shí)驗(yàn)解決：第三階段的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)在于新型低污染燃燒技術(shù)的研究基礎(chǔ)薄弱，無任何技術(shù)資料可供借鑒和參考，其可行的解決方案是集合全國燃機(jī)研發(fā)單位，各單位基于自己的研發(fā)基礎(chǔ)重點(diǎn)研發(fā)一項(xiàng)新型低污染燃燒技術(shù)，采取集中優(yōu)勢(shì)力量逐個(gè)擊破的方針對(duì)新型低污染燃燒技術(shù)進(jìn)行突破。
4．燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件修復(fù)技術(shù)
隨著燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)型的不斷更新升級(jí)，高溫部件修復(fù)技術(shù)將向H、G、J級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)高溫部件修復(fù)技術(shù)方向發(fā)展，包括新型單晶高溫合金、稀土高溫合金和陶瓷基復(fù)合材料的損傷檢測(cè)和焊接工藝、冷卻通道改進(jìn)和新型涂層工藝，修復(fù)工藝仍以熔焊或釬焊為主導(dǎo)，各修復(fù)技術(shù)及設(shè)備逐步趨于自動(dòng)化、廉價(jià)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。
熱通道部件修復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及損傷評(píng)估、焊接修復(fù)、內(nèi)孔道涂層重建、熱障涂層修復(fù)等工藝步驟。鑒于國內(nèi)外燃?xì)廨啓C(jī)熱通道部件修復(fù)技術(shù)最新研究進(jìn)展和現(xiàn)狀，我國應(yīng)堅(jiān)持“重點(diǎn)突破、從易到難、先基礎(chǔ)研究后工程應(yīng)用”的原則，重點(diǎn)突破熱通道部件損傷評(píng)估、焊接修復(fù)和涂層重建等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。由于各關(guān)鍵修復(fù)技術(shù)環(huán)節(jié)既獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)，不同部件或同一部件不同部位可能使用不同的修復(fù)工藝。為了早日實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)熱通道部件的全面國產(chǎn)化修復(fù)，具體對(duì)策和建議為：①先突破高溫部件損傷評(píng)估技術(shù)，后開展高溫部件焊接和涂層修復(fù)技術(shù)。其中，損傷評(píng)估技術(shù)是熱通道部件修復(fù)技術(shù)的研究基礎(chǔ)，也是熱通道部件壽命管理和檢修周期制定的關(guān)鍵，而焊接和涂層技術(shù)相對(duì)獨(dú)立，可并行開展：②先靜止部件后轉(zhuǎn)動(dòng)部件，先低應(yīng)力區(qū)后高應(yīng)力區(qū)；③先系統(tǒng)開展關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)基礎(chǔ)性研究，后開展工程應(yīng)用研究，最后推廣形成熱通道部件修復(fù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
5．燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)
隨著當(dāng)今世界能源與環(huán)境危機(jī)的日益突出，與環(huán)境相容相協(xié)調(diào)是未來能源動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展的必然要求和趨勢(shì)。多能源輸入與多產(chǎn)品輸出、化學(xué)能與物理能綜合梯級(jí)利用、污染物控制一體化是未來燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源系統(tǒng)發(fā)展的主流方向和前沿課題?；诨瘜W(xué)能與物理能綜合梯級(jí)利用原理的能量釋放機(jī)理、污染物控制與能量綜合利用一體化原理、多聯(lián)產(chǎn)和多能源互補(bǔ)等多功能耦合系統(tǒng)的集成機(jī)理將成為未來系統(tǒng)理論研究的主要內(nèi)容。
隨著分布式能源系統(tǒng)朝著多能源互補(bǔ)及多聯(lián)產(chǎn)方向發(fā)展，系統(tǒng)的集成度將更高，優(yōu)化設(shè)計(jì)難度將更大，對(duì)核心設(shè)備的性能要求也越高。因此，完善的系統(tǒng)集成理論和核心裝備的自主設(shè)計(jì)制造是未來我國分布式能源領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)首先開展先進(jìn)能量系統(tǒng)集成的理論研究，并逐步推進(jìn)有市場(chǎng)前景示范項(xiàng)目建設(shè)，借助示范項(xiàng)目的推廣建設(shè)，逐步完善系統(tǒng)集成理論，并形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的能源裝備產(chǎn)業(yè)體系，消化吸收國外先進(jìn)制造技術(shù)推動(dòng)分布式能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。未來的能源動(dòng)力系統(tǒng)將更加強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉聯(lián)系與多領(lǐng)域合作，因此，開展能源、環(huán)境、化工等交叉學(xué)科間的基礎(chǔ)理論研究和人才培養(yǎng)，推進(jìn)示范項(xiàng)目建設(shè)并提高裝備自主化是實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方向突破發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。
目的，太陽能熱與燃煤電站互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)已進(jìn)入可研和工程示范階段，發(fā)展?jié)摿^大，但要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，仍有許多問題有待研究解決，如尚無指導(dǎo)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的通用設(shè)計(jì)壓則及運(yùn)行調(diào)節(jié)方法，互補(bǔ)系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)仍處于試驗(yàn)階段等。
太陽能和燃煤互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)在近期（2～3年）及中長(zhǎng)期（5～10年）內(nèi)的發(fā)展戰(zhàn)略需求和發(fā)展趨勢(shì)：
（1）實(shí)現(xiàn)變輻照時(shí)太陽能的高效轉(zhuǎn)化以及太陽能集熱品質(zhì)與燃煤機(jī)組熱能品質(zhì)的匹配，這是太陽能
與燃煤機(jī)組互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)集成的核心，對(duì)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)熱力行為及響應(yīng)規(guī)律的研究具有重要意義。
（2）著力研發(fā)太陽能熱與燃煤機(jī)組互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備如集熱系統(tǒng)中的槽式太陽能聚光器、高溫真空太陽集熱管、儲(chǔ)熱系統(tǒng)等，并爭(zhēng)取進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的檢驗(yàn)。
（3）積極推進(jìn)示范性電站的建設(shè)，積累國內(nèi)對(duì)互補(bǔ)電站整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成的經(jīng)驗(yàn)，建立相關(guān)檢測(cè)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系，帶動(dòng)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)建設(shè)。通過示范電站，一方面可為國內(nèi)提供各種互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)的技術(shù)驗(yàn)證、裝備制造、產(chǎn)品驗(yàn)證的平臺(tái)，積累建設(shè)經(jīng)驗(yàn)；另一方面，通過示范電站的建設(shè)為以后互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)發(fā)展，乃至標(biāo)桿式的上網(wǎng)電價(jià)的確立，提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)和范例。
此外，未來5年內(nèi)，太陽能與燃煤電站互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)還應(yīng)當(dāng)發(fā)揮行業(yè)聯(lián)盟作用，形成產(chǎn)、學(xué)、研的研發(fā)及成果轉(zhuǎn)化體系，以太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟為基礎(chǔ)，著力構(gòu)建形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新體系，以此推動(dòng)我國互補(bǔ)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的健康、快速發(fā)展，建立互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)高端人才培養(yǎng)體系，推動(dòng)互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用。
我國火電機(jī)組通過提高蒸汽參數(shù)、提高給水溫度、降低汽輪機(jī)排汽壓力，采用熱電聯(lián)供及煙氣余熱利用系統(tǒng)（低壓省煤器）等措施，機(jī)組綜合效率不斷提高。同時(shí)，國內(nèi)汽輪機(jī)制造廠設(shè)計(jì)制造水平不斷提高，部分300MW亞臨界機(jī)組、600MW亞臨界機(jī)組和個(gè)別600MW超臨界機(jī)組汽輪機(jī)通流改造后節(jié)能效果明顯。但是，我國目前在役的千余臺(tái)300、600MW亞臨界機(jī)組和350、600MW超臨界機(jī)組，普遍存在汽輪機(jī)缸效率低和熱耗率高的問題，影響機(jī)組能耗指標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)國家煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃，火電機(jī)組節(jié)能降耗技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)是機(jī)組實(shí)施汽輪機(jī)通流改造，并采用現(xiàn)有成熟先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)深度節(jié)能降耗。利用現(xiàn)有成熟先進(jìn)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行改造仍將是目前和未來燃煤機(jī)組改造的主流方向，主要采取的節(jié)能降耗措施包括汽輪機(jī)通流改造、供熱改造、彈性可調(diào)汽封、蜂窩汽封、刷式汽封、接觸式汽封、調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴優(yōu)化、循環(huán)水泵提效改造、真空系統(tǒng)節(jié)能改造、空冷島增容改造、熱力及疏水系統(tǒng)優(yōu)化、前置泵改造、引風(fēng)機(jī)與增壓風(fēng)機(jī)合并改造、煙道優(yōu)化改造、風(fēng)機(jī)提效改造、低壓省煤器、泵風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)或雙速改造等。
1．熱電聯(lián)供
“十二五”以來，我國熱電聯(lián)供在理論研究和技術(shù)應(yīng)用中均取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。目前，在役的熱電聯(lián)供機(jī)組仍以抽汽式供熱為主，普遍存在供熱蒸汽參數(shù)高、損失大等問題，同時(shí)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)偏高，極大制約了熱電聯(lián)供技術(shù)節(jié)能減排效益的發(fā)揮，應(yīng)采取的對(duì)策和技術(shù)路線如下。
（1）300MW供熱汽輪機(jī)低抽汽參數(shù)設(shè)計(jì)與裝備制造。我國300MW供熱機(jī)組仍是未來較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)供熱的主力機(jī)組，但目前300MW等級(jí)供熱汽輪機(jī)設(shè)計(jì)抽汽參數(shù)一般在0.4MPa、溫度為250～270℃，遠(yuǎn)高于一級(jí)熱網(wǎng)水實(shí)際所需要的90～120℃，造成了高品位能量的浪費(fèi)。下一步工作中應(yīng)繼續(xù)加大熱電聯(lián)供裝備研發(fā)，針對(duì)300MW等級(jí)供熱汽輪機(jī)，開展軸系穩(wěn)定性研究和中低壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使中壓缸排汽壓力下降至0.3MPa左右，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)抽汽與供熱熱網(wǎng)之間更為匹配的溫度對(duì)口、梯級(jí)利用．同時(shí)汽機(jī)廠及鍋爐廠聯(lián)合輔機(jī)廠、水泵廠等生產(chǎn)配套的節(jié)能產(chǎn)品，促進(jìn)熱電聯(lián)供機(jī)組的健康可持續(xù)發(fā)展。
（2）基于低位能梯級(jí)利用的600MW機(jī)組供熱改造。我國已經(jīng)啟動(dòng)了600MW等級(jí)供熱機(jī)組建設(shè)，600MW汽輪機(jī)抽汽壓力高達(dá)0.9～1.1MPa、溫度達(dá)到340～360℃，遠(yuǎn)高于一級(jí)熱網(wǎng)的供水溫度，造成高品位能的極大浪費(fèi)，低壓缸排汽存在較大的冷源損失。針對(duì)600MW大型熱電聯(lián)供機(jī)組，應(yīng)著重突破高品位抽汽的梯級(jí)利用技術(shù)。根據(jù)已有的相關(guān)專利技術(shù)，可以考慮為600MW汽輪機(jī)中壓缸抽汽設(shè)計(jì)并設(shè)置小汽輪機(jī)，通過小汽輪機(jī)的作功，降低抽汽壓力、回收部分可用能。目前，雙轉(zhuǎn)子高背壓供熱方案僅用于300MW機(jī)組，下一步工作中，應(yīng)針對(duì)600MW汽輪機(jī)低壓缸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造，發(fā)展600MW的低壓缸排汽參數(shù)安全提升技術(shù)，滿足供熱期大型汽輪機(jī)排汽低位能直接利用的需要，以大幅度減少高壓抽汽，提高機(jī)組的效率。
（3）大型熱電聯(lián)供機(jī)組調(diào)峰技術(shù)。我國北方集中采暖地區(qū)冬季供熱需求和電負(fù)荷需求矛盾突出，應(yīng)采用多種手段，提高大型熱電聯(lián)供機(jī)組電力負(fù)荷調(diào)峰的能力。這些地區(qū)往往新能源裝機(jī)量占比較大，熱電聯(lián)供機(jī)組電力調(diào)峰改替也將利于電網(wǎng)吸納新能源發(fā)電。改變單一熱源的供熱模式，如在冬季用電負(fù)荷長(zhǎng)期偏低的地區(qū)，為熱電聯(lián)供機(jī)組配置背壓機(jī)增加供熱量，背壓機(jī)在非供熱期停運(yùn)，政策上給予補(bǔ)貼電量。在風(fēng)電資源豐富的地區(qū)，為熱電聯(lián)供機(jī)組配置風(fēng)電供熱鍋爐，利用供熱鍋爐的蓄熱能力，提高風(fēng)電機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)。在研發(fā)工作中，應(yīng)加強(qiáng)探索和研發(fā)大容量蓄熱技術(shù)，發(fā)展薔熱式熱網(wǎng)加熱器技術(shù)，根據(jù)熱用戶負(fù)荷的時(shí)變規(guī)律和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大型熱電聯(lián)供機(jī)組的分段式產(chǎn)熱和集中式供熱。
（4）供熱參數(shù)的低品位化。我國供熱熱網(wǎng)目前仍沿用20世紀(jì)60年代參數(shù)，住建部制定的一級(jí)熱網(wǎng)供水標(biāo)準(zhǔn)為110～150℃；設(shè)計(jì)中常用的一級(jí)熱網(wǎng)供水溫度為120～130℃，大多數(shù)地區(qū)實(shí)際運(yùn)行溫度100℃左右。隨著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)積極開展與之相匹配的熱源、熱網(wǎng)和熱用戶全系統(tǒng)性能優(yōu)化和能量的梯級(jí)利用研究。研究現(xiàn)有供熱系統(tǒng)由高溫供熱向低品位供熱轉(zhuǎn)變的可行技術(shù)方案。通過供熱熱源的低品位化，達(dá)到供熱熱源的深度節(jié)能，降低熱電聯(lián)供機(jī)組的供熱能耗。作為保障措施，需要探討制定并執(zhí)行新的熱電聯(lián)供行業(yè)技術(shù)規(guī)范，進(jìn)一步降低供熱熱網(wǎng)水溫度標(biāo)準(zhǔn)。
2．多聯(lián)產(chǎn)
在多聯(lián)產(chǎn)方面，我國科研工作者主要集中于應(yīng)用基礎(chǔ)研究和一些工程技術(shù)問題上，提出了多種形式的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，但在多聯(lián)產(chǎn)核心技術(shù)方面的研究與國外有較大差距，瓶要加強(qiáng)國際之間的合作與交流，同時(shí)也對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)開展獨(dú)立的理論與實(shí)驗(yàn)研究，應(yīng)采取的對(duì)策和主要技術(shù)路線如下。
（l）多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)流程與產(chǎn)品生產(chǎn)方式的創(chuàng)新研究。本技術(shù)方向分支主要技術(shù)包括合成氣化學(xué)成分和能量向多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品合理轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)集成技術(shù)、合成氣成分調(diào)整技術(shù)、新型產(chǎn)品生產(chǎn)方式、多聯(lián)供技術(shù)及低能耗CO2捕捉技術(shù)。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的目標(biāo)直指高熱力學(xué)性能、環(huán)境友好及經(jīng)濟(jì)性能，因此，多聯(lián)，產(chǎn)系統(tǒng)的集成優(yōu)化是長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)。
（2）多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化與評(píng)價(jià)研究。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化與評(píng)價(jià)研究方面應(yīng)該開展的研宄課題有多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)與整體優(yōu)化體系的模型構(gòu)建、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)處理等，由于系統(tǒng)評(píng)價(jià)與優(yōu)化需要較高的物理化學(xué)、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)素養(yǎng)，因此跨學(xué)科與跨領(lǐng)域合作是一個(gè)必然趨勢(shì)。
（3）多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵過程工藝開發(fā)與工業(yè)示范技術(shù)。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵過程工藝開發(fā)作為多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)最基礎(chǔ)也是最重要的部分，其最關(guān)鍵過程工藝為煤氣化技術(shù)。本技術(shù)方向分支主要依靠實(shí)驗(yàn)為支撐，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)為煤氣化器的成分與能量合理轉(zhuǎn)化理論與實(shí)驗(yàn)、氣化器設(shè)計(jì)與材料技術(shù)、空分技術(shù)、新型煤氣化氧載體開發(fā)等。
1．汽輪機(jī)制造技術(shù)
近期（2～3年）及中長(zhǎng)期（5～10年）內(nèi)的發(fā)展戰(zhàn)略需求和發(fā)展趨勢(shì)為：
（1）超超臨界汽輪機(jī)：主蒸汽參數(shù)28～31MPa/600℃，再熱蒸汽溫度620℃的一次再熱、二次再熱機(jī)組將批量化制造和投入運(yùn)行，單軸汽輪機(jī)的單機(jī)容量可達(dá)到1200MW等級(jí)，雙軸汽輪機(jī)單機(jī)容量可達(dá)到1400MW等級(jí)，全轉(zhuǎn)速1400mm等級(jí)末級(jí)鋼制長(zhǎng)葉片完成研制，汽輪機(jī)熱耗進(jìn)一步降低，效率進(jìn)一步提高。
（2）660～1000MW等級(jí)超超臨界一次或兩次可調(diào)供熱抽汽汽輪機(jī)將批量投入運(yùn)行。
（3）1200MW等級(jí)超超臨界空冷汽輪機(jī)將完成研發(fā)并投入運(yùn)行。
對(duì)于700℃等級(jí)超超臨界汽輪機(jī)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，難度遠(yuǎn)大于從566℃等級(jí)到600℃、620℃等級(jí)超超臨界機(jī)組,目前高溫鎳基合金的研制雖然借用在燃?xì)廨啓C(jī)中有大量成熟經(jīng)驗(yàn)的鎳基合金材料，但用于汽輪機(jī)必須解決大尺寸鎳基高溫合金鑄鍛件研制、高溫材料部件的制造加工，以及減少材料消耗，降低制造成本的問題。大型鎳基合金鑄鍛件的研制及焊接技術(shù)將成為700℃汽輪機(jī)能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵之一。以汽輪機(jī)的主要高溫部件。高中壓主汽調(diào)節(jié)閥、高中壓汽缸、高中壓轉(zhuǎn)子、及高溫葉片和高溫螺栓中技術(shù)難度最大的轉(zhuǎn)子為例，其主要的技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目有：
（1）大尺寸高溫合金材料研發(fā)。包括長(zhǎng)時(shí)性能試驗(yàn)及性能優(yōu)化。
（2）大尺寸高溫合金鍛件研制。包括大型高溫合金冶煉、鑄錠、鍛造及熱處理等技術(shù)難題。
（3）大尺寸異種材料焊接技術(shù)研發(fā)。包括Ni一9％Cr、Ni—12％Cr轉(zhuǎn)子鍛件之間異種材料焊接、熱處理及無損檢測(cè)等技術(shù)難題。
根據(jù)歐盟AD700、日本AUSC、美國AD760及我國的700℃計(jì)劃，完成這些研究和試驗(yàn)工作，用于產(chǎn)品的時(shí)間表至少在2026年之后，也就是說在近10年內(nèi)應(yīng)用鎳基合金的700℃汽輪機(jī)組尚不具備商業(yè)化應(yīng)用條件。
2．鍋爐制造技術(shù)
在煤電技術(shù)向清潔高效方向發(fā)展的形勢(shì)下，發(fā)展更高參數(shù)、更清潔高效的大容量鍋爐技術(shù)勢(shì)在必行，蒸汽參數(shù)為700℃超超臨界機(jī)組、600～1000MW再熱蒸汽參數(shù)為610℃或620℃的高參數(shù)超超臨界技術(shù)、1200～1400MW大型超超臨界鍋爐技術(shù)、高參數(shù)新型循環(huán)流化床燃煤鍋爐、大規(guī)模整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電關(guān)鍵單元技術(shù)及裝備等將成為未來的主要發(fā)展方向。
鍋爐制造技術(shù)未來5年重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)：
（1）跟蹤國際上700℃先進(jìn)超超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，積極進(jìn)行700℃鍋爐技術(shù)研發(fā)。包括600～1OOOMW鍋爐總體方案的研究，鍋爐本體關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)技術(shù)及制造技術(shù)研究，進(jìn)行700℃鍋爐關(guān)鍵部件的驗(yàn)證試驗(yàn)：在鍋爐用材方面，開展700℃、35MPa等級(jí)蒸汽溫度用材、焊接材料及焊接工藝試驗(yàn)研究及應(yīng)用試驗(yàn)研究，進(jìn)行相關(guān)新材料開發(fā)研究。
（2）開展600～1000MW等級(jí)超（超）臨界準(zhǔn)東煤鍋爐設(shè)計(jì)開發(fā)、特種燃料鍋爐設(shè)計(jì)開發(fā)以及1000MW超超臨界“W”型火焰鍋爐研制。
（3）開展660～1000MW超超臨界循環(huán)流化床鍋爐研發(fā)。
應(yīng)對(duì)氣候變化問題是我國發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，我國的獨(dú)特國情、以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和已經(jīng)開展的CCUS示范項(xiàng)目所取得的經(jīng)驗(yàn)，表明發(fā)展CCUS技術(shù)具有關(guān)乎國家減排責(zé)任、煤炭可持續(xù)利用、中國能源企業(yè)國際競(jìng)爭(zhēng)力等方面的多重意義。
在捕集技術(shù)領(lǐng)域，百萬噸級(jí)成套捕集技術(shù)已成為目前工業(yè)應(yīng)用的主流，因此適合于大規(guī)模捕集工程且具備節(jié)能降耗特點(diǎn)的技術(shù)開發(fā)將是捕集技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。在燃燒后捕集技術(shù)方面，降低吸收劑能耗以及降解損耗是技術(shù)革新的重點(diǎn)，同時(shí)需要結(jié)合工藝設(shè)備改進(jìn)以及系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的優(yōu)化，通過綜合手段降低捕集系統(tǒng)的能耗和成本。在燃燒前捕集技術(shù)方面，需提高系統(tǒng)各流程間集成耦合程度，優(yōu)化CO2捕集材料和工藝的選擇。在富氧燃燒技術(shù)方面，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行35MWt的富氧燃燒機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行性能考核，總結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)與之匹配的低能耗空分系統(tǒng)以降低系統(tǒng)附加能耗、空分-鍋爐-壓縮純化系統(tǒng)熱耦合優(yōu)化技術(shù)、高效率CO2壓縮機(jī)等專用配套設(shè)備；建設(shè)百萬噸級(jí)富氧燃燒碳捕集示范項(xiàng)目，進(jìn)行富氧燃燒鍋爐、低能耗空分、煙氣冷凝、CO2壓縮純化及一體化脫硫脫硝等關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證和系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究。加強(qiáng)新一代富氧燃燒技術(shù)（增壓富氧燃燒技術(shù)與化學(xué)鏈燃燒技術(shù)）的基礎(chǔ)與放大研究。
CO2運(yùn)輸方面，國外已經(jīng)成熟，國內(nèi)還沒有管網(wǎng)。開展區(qū)域性CO2源與利用及封存匯的普查，初步形成示范區(qū)域的管網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)、形成管材及設(shè)備選用導(dǎo)則，完善CO2管輸工藝，形成支撐CCUS全流程示范工程的百萬噸級(jí)輸送成套技術(shù)。
各種CO2利用技術(shù)發(fā)展水平相差較大，其中CO2強(qiáng)化采油技術(shù)國際上已達(dá)到商業(yè)應(yīng)用水平，其潛在的利用規(guī)模和預(yù)期市場(chǎng)產(chǎn)值最大，選擇匯源匹配條件和地質(zhì)蘊(yùn)藏條件最好的油田進(jìn)行技術(shù)示范將成為大規(guī)模CO2利用的主要發(fā)展方向，CO2驅(qū)替煤層氣和CO2強(qiáng)化采油是潛在的大規(guī)模CO2利用技術(shù)方向，對(duì)于地質(zhì)條件的依賴性較強(qiáng)，需結(jié)合重點(diǎn)區(qū)域開展前驅(qū)替技術(shù)驗(yàn)證。CO2化工利用技術(shù)相對(duì)成熟，而提高工藝路線的能量綜合利用效率是技術(shù)發(fā)展的核心，CO2生物利用最具可持續(xù)發(fā)展價(jià)值，提高CO2生物轉(zhuǎn)化效率和速率是提升減排容量的關(guān)鍵，將以高光效、低成本、廢水資源化利用為技術(shù)研發(fā)核心，以微藻代謝機(jī)理為基礎(chǔ)，在藻種技術(shù)、養(yǎng)殖技術(shù)、采收技術(shù)的低成本、產(chǎn)業(yè)化放大等方面尋求突破。
長(zhǎng)期安全性是CO2地質(zhì)封存的核心問題，鑒于地質(zhì)條件的多樣性，需要進(jìn)行多個(gè)工具有代表性的大規(guī)模地質(zhì)封存示范，保障安全性的評(píng)價(jià)、檢測(cè)、調(diào)控、補(bǔ)救技術(shù)與監(jiān)管體系將是技術(shù)示范的重點(diǎn)。在技術(shù)路線上，可將地質(zhì)封存與利用結(jié)合起來，提高封存安全性和經(jīng)濟(jì)性，例如將封存與采水結(jié)合，可以更好地控制地層壓力，減少當(dāng)?shù)厮Y源壓力，分離水溶性礦物質(zhì)。
特別提示
以上資料整理自中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)《動(dòng)力與電氣工程學(xué)科發(fā)展報(bào)告（2015）》。
