电力“十二五”解读:加快科技创新和装备能力提升

来源:中国电力企业管理  发布时间:2011-05-09

1电力装备供应能力分析 

  从全国电源投产规模进行总体分析,“十二五”和“十三五”期间将分别投产4.8亿千瓦左右和4.5亿千瓦左右,年均投产9600万千瓦左右和9000万千瓦左右,相应需要发电设备的成套供应能力均为1.2亿千瓦左右。我国目前最大供应能力能够达到1.3亿千瓦,总体能够满足未来十年发电设备需求,但结构性短缺仍然存在,需要加快推进发电设备制造能力的结构性调整。其中: 

  水电装备。目前水电机组年生产能力2000万千瓦,“十二五”和“十三五”期间常规水电年均需要2200万千瓦和1100万千瓦成套供应能力,通过有效组织生产或少量进口能够基本满足需求。在“十二五”、“十三五”期间,抽水蓄能机组年均需要8-9台30万千瓦级成套机组,我国目前已经具备了30万千瓦抽水蓄能机组独立制造的资质和能力,需要加快吸收创新,尽快提高成套生产能力。 

  【解读】 

  目前已形成以哈电、东电为主体,以天津、杭州以及全国各地的一批中小企业为辅,基本构成比较完整的、居世界前列的水电设备制造体系。国内企业具备了自主设计制造大型成套水电装备的能力,并已经达到世界先进水平。哈电、东电首先与国外企业合作开发三峡左岸机组,而后自主开发设计制造8台三峡右岸机组,使我国水轮发电机组制造水平和能力具有了国际竞争力,为中国大型水电制造产业由弱到强、跻身世界一流强国拓宽了道路、奠定了基础。 

  国家组织了广东惠州等16套大型抽水蓄能电站的捆绑招标,通过引进技术,合作制造,2010年上半年哈电制造完成我国首套国产化的大型蓄能电站项目——安徽响水涧25万千瓦机组,标志着国内制造厂家首次完全实现自主设计、自主制造30万千瓦等级抽水蓄能机组。 

  火电装备。燃煤机组年生产能力已经达到7000万千瓦,而“十二五”和“十三五”期间年均需要6700万千瓦和5600万千瓦的成套供应能力,总量能够满足需要;需要优化结构,尽快增加60万千瓦级和100万千瓦级超临界特别是超超临界机组成套生产供应能力,增加60万千瓦级空冷机组成套生产供应能力,增加60万千瓦循环流化床锅炉成套生产供应能力。燃机9F级联合循环,容量39-40万千瓦,国产化率达70%以上,但热部件设计制造技术为国外所垄断,需要重点攻克,尽快全面掌握。 

  【解读】 

  我国已经实现了从30万千瓦、60万千瓦亚临界向60万千瓦和100万千瓦的超临界、超超临界机组的过渡,其中60万千瓦超临界装备已经批量生产,并能够批量出口。30万千瓦循环流化床锅炉,以四川白马电厂为依托,联合引进法国阿尔斯通技术。由三大锅炉厂共享,现在已经可以批量生产。在30万千瓦基础上,又开发出国产60万千瓦的循环流化床锅炉,发电设备部分性能指标已经超过了国外常规水平。 

  火电总的制造能力虽然已经能够满足规划需要,但仍需进一步优化结构。随着北方缺水地区煤电基地建设、高效洁净发电机组建设,需要加大大型空冷机组、超(超),临界机组、环流化床机组的制造能力。 

  核电装备。核电机组年生产能力1000万千瓦,具备或初步具备生产CNP300、CNP600、CPR1000、AP1000、CAP1400、和EPR170七种机型的能力。CNP300和CNP600具有知识产权,国产化率分别可达90%和80%以上;CPR1000属二代加产品,国产化率达80%以上;AP1000属三代产品,自主化依托项目4台机组综合国产化率55%,通过依托项目的建设,后续项目国产化率可达70%以上;CAP1400将是引进技术后的自主化机型;EPR170属三代进口产品,国内分包制造,国产化率可达50%。总体上判断,要加快掌握核心技术,提高第三代核电设备成套供应能力。 

  【解读】 

  目前我国已自行研制了秦山一期30万千瓦和秦山二期60万千瓦压水堆核电设备,60万千瓦核电国产化率已达70%以上。岭澳二期百万千瓦核电机组国产化率将提高到70%。核电装备的主要设备、主要辅机、仪控等,大部分已拥有自主知识产权,并基本形成上海、东北和四川三大核电装备制造基地。国家近年来加大了对核电设备生产企业技术改造的支持力度。随着一重1.5万、二重1.6万吨水压机、上重1.65万吨油压机投入使用,以及三大集团的东方南沙、上海临港、哈电秦皇岛核电基地的技术改造,我国在百万千瓦核电机组方面制造能力也显著提高。 

  核设备制造国产化是大规模快速发展核电的重要保障。我国核电设备制造国产化总体能力有限。虽然我国已初步形成了上海、哈尔滨、四川三大核电装备制造基地,但相关技术的掌握和制造能力的提升需要一个过程。目前在核心部件和重要核级材料(包括焊材)核心部件和重要核级材料(包括焊材)依赖进口是制约我国核电大规模快速发展的一个瓶颈,需要攻克和掌握部分关键工艺。 

  由于目前全面进入建设阶段的四台AP1000核电机组属世界首(台)批,没有参考标准,因此,建造过程也是对AP1000A从工程设计、设备制造直至工程建设的检验过程,AP1000等三代核电技术的引进消化、吸收仍需相当长的过程。 

  风电装备。目前风电机组生产能力已达1100万千瓦,预计“十二五”期间可增加到1500万千瓦,完全满足国内需求,同时要重点攻克变流装置、控制系统、轴承等部件,达到自主化生产。主要机型为直驱、半直驱,容量为1兆瓦、1.5兆瓦、2兆瓦、3兆瓦、5兆瓦等。陆上3兆瓦,海上5兆瓦将成为主力机型。 

  【解读】 

  国家发改委通过组织10万千瓦以上大型风力发电项目特许权招标,加快了风电设备国产化进程,国产风机已经能够批量投入运行,风机国产化率已达85.7%。我国风电建设和风机制造已形成产业化趋势,已研制出1-5兆瓦等机型,风电发展正在加速追赶世界先进水平。 

  由于我国风电制造多数企业目前还是以组装为主,变流装置、控制系统、轴承等部件,还不能实现自主化生产。因此要结合风电发展规划和我国风资源特点,加大主力机型的开发应用并推进其产业化。 

  输变电装备。“十二五”期间,全国投产110千伏及以线路46万公里、变电容量25亿千伏安左右,“十三五”期间,全国投产110千伏及以上线路43万公里、变电容量23亿千伏安左右。常规输变电设备供应能力能够满足工程需要、关键是进一步完善特高压及直流关键设备制造技术,提高生产能力,满足大电网发展要求。 

  【解读】 

  在交流输变电设备中,我国500千伏超高压输变电设备设计制造水平已经接近或达到国际水平。通过西北电网750千伏交流输变电示范工程,与国外合作制造并引进技术,我国已经掌握了750千伏交流输电设备制造技术。在近期国家电网公司举行的晋东南到荆门1000千伏特高压主设备的招标中,其中8台变压器、3套开关、15台电抗器分别由国内企业中标,印证了国内企业研制实力的提升。 

  随着大型水电基地、风电基地、核电基地、煤电基地建设,需要通过电力输送在全国范围内实现电力资源的优化配置,未来需要建设若干特高压线路,因此,需要进一步完善特高压及直流关键设备制造技术,提高生产供应能力,才能满足大电网规划发展的要求。 

  2加快推进科技创新 

  1、基本思路 

  科技创新要以实现电力工业科学发展为中心,强化科技创新,提升技术装备自主化水平,依靠科技进步,促进快速和可持续发展。注重绿色电力技术的开发应用,以重大项目和示范工程为依托,重点推进全国联网,特高压、智能电网、西电东送,高效洁净燃煤发电、可再生能源发电、电力环保和节能降耗技术及其设备的开发应用。以增强电力科技自主创新能力为重点,加强战略性、前沿性、基础性重大技术的研发。坚持自主开发与引进消化吸收相结合,加强产学研用的结合,注重具有自主知识产权技术的开发及产业化,实现电力产业的技术提升和跨越式发展。 

  2、总体目标 

  2015年——努力使我国发电技术整体接近和部分达到世界先进水平,前沿技术的研究与发达国家同步。特高压、大电网和自动化等电网技术保持国际领先水平,占领世界新能源发电及接入技术制高点,引领世界智能电网技术发展方向。 

  2020年——努力使我国发电技术整体位于世界先进水平,部分技术领域处于国际领先水平。继续保持电网技术整体引领世界发展。 

  【解读】 

  进入新世纪以来,我国电力工业整体技术水平得到快速提升,部分领域已经达到较高水平。超(超)临界燃煤发电机组世界装机数量最多、外高桥三期100万千瓦超超临界机组性能考核指标世界第一;特高压电网建设运行多项技术世界领先。但是在新能源技术开发利用、其它形式清洁煤发电高效利用等方面与世界先进水平相比还存在较大差距。因此,要在保持已有技术优势的基础上,密切跟踪世界能源技术发展趋势,结合国情加大技术创新的力度,为我国电力工业发展提供有力支撑。 

  3、发展重点 

  水电技术。攻克复杂地质条件下超高混凝土拱坝、超高心墙堆石坝、超大型地下洞室群开挖与支护技术等关键技术难题;结合我国西南水电工程建设,针对大直径、深埋长隧洞、高水头大容量机组、高地震区水工建筑物,高山峡谷交通困难地区水电站的快速施工开展相关研究。 

  研究大型复杂水电站群的优化规划技术、流域梯级水电站群多目标联合运行与优化调度技术、水文水情预测预报技术的研究。 

  研制高效、高参数水轮发电机组。掌握100万千瓦级混流式水电机组、30万千瓦级抽水蓄能机组、6万千瓦级灯泡贯流式水冉机组、大型冲击式水电机组核心关键技术并实现自主设计和制造。 

  开展建立生态环境友好的水电建设体系研究。进行流域梯级开发环境规划与环境影响评价与预测方法研究,提出流域环境保护的对策与措施。利用全球卫星定位系统(GPS)(特别是国内北斗卫星定位系统)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)技术建立典型流域环境状况的动态管理系统。 

  【解读】 

  “十二五”将加大电源结构调整的力度,水电发展面临大力发展的新阶段。流域开发及地质构造的复杂性,客观要求技术开发和科技支撑必须密切结合国情和工程特点。因此必须围绕流域梯级开发运行管理、复杂地质构造工程建设、水电设备选型和运行维护等方面开展技术创新工作。此外,随着水电建设对环境影响要求的逐步提高,必须加大建立生态环境友好的水电建设体系相关课题的研究。 

  火电技术。研发具有自主知识产权的超超临界60万千瓦等级和100万千瓦等级各系列机组设计、制造和运行技术;掌握600℃超超临界发电机组高温材料技术。逐步开展120-150万千瓦等级的超超临界机组的研究。加快具有自主知识产权的锅炉和电站用耐热合金钢管及耐热合金钢大型锻件的研制,积极进行630℃及以上高温材料,特别是700℃高温材料开发研究,跟踪国际上700℃超超临界发电研究计划项目发展动态,研究700℃超超临界发电技术可行性和技术路线,掌握其关键技术。 

  掌握大型超临界循环流化床锅炉设计和制造技术。掌握100万千瓦机组空冷系统设计和设备制造及运行技术。掌握大型IGCC机组设计集成技术和煤气化、煤气高温净化等关键技术,开展IGCC发电技术的示范和商业化运行。开展煤气化为基础的多联产、煤基制氢的基础性研究、试验研究和工程示范。 

  掌握E级和F级燃气轮机核心部件的制造技术,F级燃机中低热值合成气的改造设计技术,以及E级和F级中低热值燃机制造技术,实现关键型号燃气轮机自主设计制造。研制适合分布式供能的微小型燃气轮机发电机组。开展海水淡化技术以及电-水联产研究和工程应用。 

  重点安排如下示范工程建设:40-50万千瓦级IGCC发电和多联产示范工程;700℃超超临界发电技术示范工程;100万千瓦级超超临界褐煤发电示范工程;高效节能环保节水型燃煤发电示范工程;中/低热值燃气蒸汽联合循环发电装置及关键技术的研发与示范,煤层气发电示范工程。 

  【解读】 

  一次能源结构决定了我国在相当一段时间以化石燃料为主要能源。火电装机仍然在发电装机中占有决定性地位。因此,实现电力的绿色发展,必须开展化石燃料的高效清洁利用的研究。虽然我国超超临界机组建设发展很快,整体装备制造能力有所提升,但总体技术是以引进消化国外先进技术为主,机组尚未经历长期运行时间考验,加之主要材料依赖进口,因此,系统消化引进技术并在此基础上进行创新,形成自主知识产权,将成为研发的重点。我国燃气轮机发电,经国家组织的打捆招标,市场换技术,取得了较大的发展,但燃机核心部件的制造技术尚未掌握,因此,加大研发力度,加快自主化进程十分迫切。IGCC发电技术,目前西安热工院已开发出两段式气化技术并在天津开展示范工程建设。适合中国国情各种燃料的IGCC气化技术仍需要深入研究,实现技术突破,降低工程造价。 

  核电技术。研究开发大型先进压水堆核电站技术,消化吸收AP1000核电站技术,重点开展CAP1400技术研发和压水堆重大共性技术研究,形成自主知识产权的CAP1400核电站技术品牌,并开展CAP1700技术预研,提高二代加核电站安全性和经济性。开展自主化核电软件开发领域的应用研究。开展20万千瓦高温气冷堆技术,以及制氢、超临界发电、氦透平发电等研究;开展实验快堆运行及相关试验验证和示范快堆技术研究。 

  开展核电站运行管理、核燃料元件、动力堆乏燃料后处理、分离嬗变、高放废物长期暂存以及核共性与应用等方面技术研究。完成后处理中试厂运行试验,攻克商用后处理厂工艺流程及关键设备的设计制造技术,掌握高放废物处理技术。建立能适应核电大规模发展的核燃料供应体系,推动核燃料循环利用技术的研究。 

  重点安排如下示范工程建设:CAP1400压水堆示范工程;高温气冷堆发电示范工程;快堆发电示范工程;大型核废料处理示范工程;小型模块化核电工程。 

  【解读】 

  国家已确定,通过核电自主化依托项目,引进最先进的第三代压水堆技术,并在此基础上加以消化、吸收和创新,尽快实现我国先进压水堆的自主设计、自主制造、自主建设和自主运行目标。 

  核电发展要以我为主、统一方案、成熟技术、先进创新、安全经济。坚持压水堆-快中子增殖堆/高温气冷堆-核聚变技术路线。以引进第三代先进核电示范工程为依托,加快消化和再创新,全面掌握新三代核电工程设计和设备制造技术。同时应开展高温气冷堆技术研究及工程示范,开工建设快中子增殖堆示范电站。组织核聚变技术攻关,争取走在世界前列。 

  可再生能源发电技术。在风力发电方面:研发具有自主知识产权的大型陆上及海上风力发电关键技术。开展适合国情的大型风电场资源评估和风电场规划设计技术以及监控技术研究;掌握具有完全自主知识产权的5兆瓦风电机组整机及关键部件的设计制造技术,掌握海上风电场建设、电力传输、远程监控及应对极端情况的关键技术,实现产业化应用。开展大型风电场安全并网技术研究工作,特别是千万千瓦风电基地输送和消纳相关技术研究。重点安排如下示范工程建设:甘肃酒泉千万千瓦风电基地(输送和消纳)示范项目;海上风电工程示范。 

  在太阳能发电方面:研究低成本、低污染、高效率的太阳能电池技术,开展大规模太阳光伏系统技术研究,掌握不同类型光伏发电系统设计集成、运行控制及保护技术。发展光伏发电系统规模化应用技术;建设10万千瓦级光伏电站,掌握其系统集成及装备技术。研究太阳能热发电热电转换材料和核心部件及大规模储热技术。开展大规模太阳能热发电技术研究,掌握5兆瓦单塔的多塔并联技术,完成5万千瓦槽式太阳能热发电系统及关键部件的设计与优化。发展10万千瓦级太阳能热发电技术,实现具有自主知识产权的太阳能热发电技术。开展多塔超临界太阳能热发电技术的研究,实现30万千瓦超临界太阳能热发电的商业应用。重点安排如下示范工程建设:大规模太阳能热发电示范工程;大规模并网光伏发电系统示范工程。 

  其它新能源方面:地热发电、潮汐发电技术取得新的进展。基本掌握燃料电池发电技术,建成试验电站。开发储能和多能源互补系统的关键技术,实现可再生能源稳定运行。开展多种类型分布式发电示范工程。 

  【解读】 

  可再生能源发电将是未来一段时间我国能源发展的重点领域。我国的可再生能源发电刚刚起步,规模化发展必须在相关技术的研发和产业化方面加大力度并有所突破。风电发展已具备一定基础和规模,需要在核心技术和总体上提升。MW级并网大阳能电站国内刚刚开始工程示范,大型光伏电站、特别是太阳能热发电技术将是研究的重点。与可再生能源发展相配套的电力输送、消纳、运行管理技术也必须同步进行开发研究。 

  电网技术。以智能电网向为导向的提高电力系统整体效率和安全性的关键技术及节能、节电技术。 

  研究大容量输电、灵活交直流输电和新型输电技术,高海拔、高寒等复杂还境下特高压交直流输电技术,紧凑型和同塔多回线路技术。实现1000千伏交流及±800千伏直流特高压设备制造和试验的技术升级,实现关键技术自主化;开发灵活交流输电技术,实现柔性输电设备国产化;研究轻型直流技术与工程应用;开展±1100千伏直流输电关键技术研究及其工程应用;研究超导输配电技术的工程应用。 

  开展电网灾变防治技术研究;开发电网安全评估和全寿命周期管理评价技术,提高电网抵御自然灾害的综合能力;开展智能电网技术研究;建立智能化输配电及供用电系统,开展分布式电源接入、集中/分散式储能等关键技术研究和应用。开展电力需求管理技术和电网调度控制技术的研究和推广应用。 

  开展大规模间歇式电源并网技术研究,并在集中接入、送出方面取得技术突破,促进可再生能源利用;掌握多能互补系统的规划、运行控制和能量管理技术;开发并掌握大规模储能关键技术、工艺与核心设备。 

  重点安排如下示范工程建设:±1100千伏级直流输电示范工程;大规模间歇式电源并网输变电示范工程;区域智能电网示范工程;与大电网并网的风/光/储互补示范工程;超导输配电技术工程示范等。 

  【解读】 

  中国电网建设和运营已经发展到一个新的历史阶段。新能源的快速发展,电源结构的调整,能源基地的建设,对电网规划、建设、运营管理都提出了新的要求,因此,充分借鉴世界电网、特别是智能电网的经验,结合中国国情,以智能电网为导向,围绕提高电力系统整体效率和安全性开展相关技术的研发和工程示范应用十分必要,这也是实现能源结构调整的技术基础。 

  电力环保技术。开展大型烟气干法、半干法和氨法脱硫技术的工程应用研究;掌握烟气脱硝装置及脱硝催化剂核心技术;开展活性焦脱硫、超低NOx燃烧和低温脱硝技术,废水零排放等技术研究;掌握高效除尘技术(包括电除尘、布袋除尘和电袋复合除尘);开展火电机组低能耗CO2捕集技术和资源化利用研究;沿海火电环保循环利用技术研究。开展多污染物协同控制技术研究。开展水电开发流域和库区生态保护、风力发电、太阳能等相关环境保护工作研究。 

  重点安排示范工程:高效节能环保节水型燃煤发电示范工程,火电厂海水循环冷却、海水淡化、制盐化工、海水养殖等循环经济示范工程。 

  【解读】 

  电力工业的发展必须解决好环境和生态保护问题,围绕着中国能源结构和资源分布特点需要开展针对性的环境保护技术研究。针对化石燃料及北方缺水特点开展相关污染物协同脱出及节水工艺技术研发应用。针对新能源特点,重点开展其对生态环境的影响研究。最终实现中国电力的绿色可持续发展。 

  4、超前开展前沿技术攻关 

  超前部署和开展前沿技术攻关。包括:海洋能发电技术;新概念太阳电池技术;第四代核电技术,新型燃料反应堆技术,核聚变技术;天然气水合物开发与利用技术;氢能利用技术等。开展烟气重金属、超细粉尘控制及其它污染物排放治理技术研究。 

  【解读】 

  21世纪世界经济高速发展、资源短缺及地缘政治博弈的日益复杂化,使能源问题受到世界各国的高度关注。为进一步提高能效,寻求新的、洁净的替代能源,美国、欧盟、日本等发达国家以及一些发展中国家都在不断加强科技研发的投入力度,力图通过能源领域的科技创新调整现有的能源结构。因此能源科技将成为各国未来研发的关键领域。作为最大的发展中国家与能源消费大国,中国必须密切跟踪世界能源科技发展趋势,超前开展前沿技术攻关,以便引领和支撑中国能源工业的科学发展,占领世界能源科技的制高点。