三、整体煤气化燃气/蒸汽联合循环(IGCC)的技术创新问题
目前世界上发展的清洁高效煤发电技术,除超超临界技术外,还有利用煤化工中已经成熟的煤气化技术,集成燃气轮机联合循环技术实现高效清洁发电,其代表技术为整体煤气化燃气/蒸汽联合循环(IGCC)。同时IGCC因有可能进行CO2的捕捉、实现近零排放更加引人注目,被列为绿色煤电,和超超临界机组一样,成为二十一世纪具有竞争力的发电技术。但目前IGCC因系统相对复杂、投资偏高以及可靠性等问题还需要进一步解决,大规模进入我国电力工业还需要有待成熟和完善。
表2IGCC机组现有及将来技术参数
整体煤气化联合循环(IGCC)发电装置中,煤气化装置和燃气轮机是关键设备。用于IGCC系统的燃气轮机除了应具备常规燃气轮机的技术性能外,还具有燃用中低热值煤气、氮气回注、大流量气体燃料调节系统,叶片防腐以及与IGCC相适应的燃机控制系统等特殊要求。为了提高热效率,联合循环应配置多压再热的余热锅炉和汽轮机。这方面我国目前与国外的技术差距较大,国内尚未引进先进的煤气化设备设计和制造技术、IGCC系统集成技术、F级IGCC燃气轮机改型技术和自动控制技术。基于E级燃气轮机的IGCC关键技术自主研发和示范工程建设还处于起步阶段。F级重型燃气轮机由于仅引进了制造技术,设计核心技术研究尚未充分开展,还不具备自主改型和技术升级的能力。要使IGCC进入大规模建设,满足我国电力市场对清洁高效煤电设备的需求,必须在集成技术和关键技术取得突破,其中包括先进的“F”级、“H”级燃气轮机技术、高效率的热煤气净化技术、离子膜制氧技术以及发电用大容量高性能煤气化装置。
目前国内电力行业对IGCC装置易于实现CO2捕捉比较感兴趣。但国外发表的资料表明,在捕捉CO2的同时,会造成一定的IGCC电站出力和效率损失。主要是因为厂用电会增加和合成气热值减少,使得总净效率相对减少约19%。同时由于增加CO2捕捉和压缩设备,电站的比投资也将进一步增加。因此,在评价IGCC电站经济性时,必须考虑到这方面的因素。作为参考,图1表示IGCC和燃煤电站F级天然气联合循环电站成本比较。

四、加强清洁高效煤电设备技术创新的建议举措
(1)聚焦国家战略,依托重点工程,开展清洁高效煤电技术十二五规划研究,推进自主创新。围绕国家经济社会发展和能源安全的战略需求,通过十二五规划的研究制定,安排和启动清洁高效煤电成套装备的国家重大装备研制计划和国家重大科研计划,加大技术创新的支持力度。在清洁高效煤电设备高温高强材料和大型铸锻件国产化设计制造核心技术、成套设备系统集成和优化等方面的关键技术实现突破,增强自主创新能力,改变国内制造行业技术对外依存度高,综合竞争能力较弱的不合理局面。
开展对700℃超超临界机组技术的前瞻性研究,掌握国外700℃超超临界机组技术的开发状况,通过相关技术的预研究,为我国700℃超超临界机组开发进行技术储备,提出我国发展700℃等级超超临界火电机组的技术路线和实施建议方案。
开展F级IGCC发电装置的系统集成及关键技术研究,扩大研究规模,完善试验基地,掌握IGCC燃气轮机关键技术,逐步形成自主开发的技术实力。重点进行IGCC发电装置系统优化技术研究、IGCC燃气轮机改型技术研究、低热值煤气燃烧技术研究、自动控制技术研究及IGCC装置可靠性技术研究。
(2)构建新型行业共性技术创新体系,增大关键共性技术供给能力。建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,充分发挥清洁高效煤电技术领域的国家工程研究中心、国家工程实验室、国家认定企业技术中心的技术开发平台作用。利用大型企业集团和转制研究所的优势资源,围绕重点发展的领域和优势项目,建立共性技术研发和转化的产业技术创新联盟和技术创新平台,集全国之力,加快推进清洁高效煤电机组技术的消化吸收和自主开发,加强关键共性技术研究开发,实现一批核心技术的突破,形成一批拥有自主知识产权的科研成果,提高重大技术装备关键共性技术的供给能力。
(3)培养技术创新领军人才和创新团队,构建高端人才聚集优势。通过清洁高效煤电设备重大装备研制计划和重大科研项目的实施,支持发电设备制造企业引进清洁高效煤电技术的领军人才和技术团队,聚集领域高端人才,集中优势力量突破技术瓶颈,掌握核心技术。人才是第一资源,科技创新关键在人才,支持和鼓励技术要素参与分配,充分发挥科技人才的积极性、主动性、创造性。制定人才培养计划,积极推进创新团队建设。
(4)加强国际合作,推动企业创新能力建设
利用多种方式与国外合作,以引进技术消化吸收再创新为重点,加快缩短与国际先进水平的差距,掌握重大装备设计、制造技术及工程系统集成技术,研发具有知识产权的先进的重大装备。我国能源领域重大装备制造业自主创新能力与跨国公司相比有较大差距,引进消化、吸收、再创新是我国能源领域重大装备制造业尽快提高自主创新能力、进行自主创新的主要途径和有效方法。但事实说明先进的核心技术是引进不来的,当前一些跨国公司进入中国市场的战略出现重大调整,许可证贸易输出技术已转变为资本输出,独资化趋势明显增强,我国企业应加大研发投入,增强自主创新意识,提高自身的创新能力,彻底打破“落后-引进-再落后-再引进”的恶性循环。
(5)加快发展现代化产业体系。促使能源领域重大装备制造业的经济增长由主要依靠物质资源消耗向主要依靠科技进步、劳动者素质提高、管理创新转变,提高科技含量,发挥管理效能。以重大装备系统集成和设备成套为主体,带动产业链的上下游产品、系统配套设备研究、开发、制造水平的提高。(作者:蒋以任)
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