超臨界,、超超臨界火電機(jī)組具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，超超臨界機(jī)組與超臨界機(jī)組相比,，熱效率要提高1.2%-4%，一年就可節(jié)約6000噸優(yōu)質(zhì)煤,。未來火電建設(shè)將主要是發(fā)展高效率高參數(shù)的超臨界（SC）和超超臨界（USC）火電機(jī)組,，它們在發(fā)達(dá)國家已得到廣泛的研究和應(yīng)用。

超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)是一種先進(jìn),、高效的發(fā)電技術(shù),，它比超臨界機(jī)組的熱效率高出約4%，與常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組相比優(yōu)勢就更加明顯,?？墒牵?002年,，“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用”項目立項時,，我國連超臨界機(jī)組的示范工程都尚未開始建設(shè)，國際上也僅有德國,、丹麥,、日本的5個電廠投產(chǎn)。是等待國內(nèi)超臨界機(jī)組示范成功,、國際上超超臨界技術(shù)成熟后再來考慮我國下一代的電力技術(shù),，還是超前進(jìn)行研究,，以技術(shù)為先導(dǎo),，來推動中國電力行業(yè)的發(fā)展？

時任國家電力公司科技環(huán)保部主任的張曉魯?shù)热藸幦〉搅丝萍疾康闹С?，決定對國際上的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行論證，基于我們能采購到的,、成熟商業(yè)應(yīng)用的高溫合金材料,，研究在中國發(fā)展超超臨界的技術(shù)類型和技術(shù)路線，希望以此指導(dǎo)我國電力裝備業(yè)新一代設(shè)備的研發(fā),，為我國電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級提供技術(shù)儲備,。

中國華能集團(tuán)公司、中國電力投資集團(tuán)公司,、哈爾濱鍋爐廠,、上海汽輪機(jī)有限公司、國家電站燃燒工程技術(shù)研究中心……23家單位的100多名研究人員通力合作,，首次提出了我國發(fā)展超超臨界火電機(jī)組的技術(shù)選型方案,，完成了3種不同型式100萬千瓦超超臨界鍋爐、汽輪機(jī)的設(shè)計開發(fā),、制造軟件包研制和材料加工性能研究,，自主設(shè)計了超超臨界電站，自主調(diào)試成功了100萬千瓦和60萬千瓦機(jī)組,，申請了17項國家技術(shù)專利,，形成了我國完整的超超臨界電站開發(fā)基礎(chǔ)。

技術(shù)儲備很快就派上了大用場,。從2003年開始,，我國電力行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，年裝機(jī)容量從過去十多年里每年1000多萬千瓦急速攀升到5000萬千瓦,、6000萬千瓦,，2006和2007兩年達(dá)到1億千瓦左右。到2007年底,，國產(chǎn)60萬千瓦超超臨界機(jī)組的訂貨量達(dá)到90多臺,，100萬千瓦的訂貨數(shù)也有將近50臺。預(yù)計到2010年,，我國投產(chǎn)的百萬千瓦超超臨界機(jī)組將占全世界的一半以上,。

世界銀行的代表找到已是中國電力投資集團(tuán)公司副總經(jīng)理的張曉魯，說要減少燃煤發(fā)電溫室氣體和污染物排放,，最有效的技術(shù)就是超超臨界技術(shù),，打算拿一筆錢支持中國開展這方面的研究。張曉魯回答：“謝謝你,，我們已經(jīng)跨過了這個階段,。”

2008年1月8日,，中共中央,、國務(wù)院隆重舉行國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會,，由中國華能集團(tuán)公司承接，聯(lián)合有關(guān)設(shè)計,、制造,、應(yīng)用單位共同研發(fā)和應(yīng)用的超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)獲得2007年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎。

該技術(shù)的節(jié)能環(huán)保示范作用十分顯著,，作為示范工程的華能玉環(huán)電廠項目,，于2007年11月全部建成投產(chǎn)，成為世界上超超臨界百萬千瓦級容量最大的火電廠,。工程應(yīng)用了大量該課題的研究成果,，2臺100萬千瓦超超臨界發(fā)電機(jī)組（參數(shù)26.25MPa、600℃/600℃）是當(dāng)今國際上參數(shù)最高,、容量最大,、同比效率最高的超超臨界機(jī)組，經(jīng)實際運(yùn)行,，效率高達(dá)45.4%,供電煤耗283.2克/千瓦時,，比2006年全國平均供電煤耗366克/千瓦時低82.8克/千瓦時，大幅節(jié)約了煤炭資源,每年可少排放二氧化碳50多萬噸,、二氧化硫2800多噸,、氮氧化物約2000噸，具有國際先進(jìn)的能耗和環(huán)保水平,，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會環(huán)境效益前景巨大,。

發(fā)電供熱用煤占全國煤炭生產(chǎn)總量的50%左右，而且污染物排放量也很大,。據(jù)統(tǒng)計，全國二氧化硫的排放量中,，90%是由煤電產(chǎn)生的,。百萬千瓦超超臨界機(jī)組的研發(fā)和應(yīng)用對實現(xiàn)我國火電結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能降耗,，建設(shè)資源節(jié)約型,、環(huán)境友好型社會，電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義,。

蒸汽溫度不低于593℃或蒸汽壓力不低于31 MPa被稱為超超臨界,。在1985～1990年，美,、蘇,、日、德,、法等國已著手研制開發(fā)可實際運(yùn)行的超超臨界機(jī)組,，并制定了超超臨界機(jī)組的兩步發(fā)展計劃,，其中第一步目標(biāo)是主蒸汽參數(shù)為30 MPa，593℃,；第二步目標(biāo)是主蒸汽參數(shù)為34.5 MPa,，649℃。第二步目標(biāo)比常規(guī)的蒸汽參數(shù)為24.1MPa,，538/566℃的超臨界機(jī)組（國內(nèi)機(jī)組）凈效率提高8.8%,。

美國是發(fā)展超臨界發(fā)電技術(shù)最早的國家。世界第一臺超超臨界參數(shù)機(jī)組（125MW,，31.03MPa 621/565/538℃）于1957年在美國投運(yùn),。美國投運(yùn)的超臨界機(jī)組占大型火電機(jī)組的30%以上，容量以50～80萬千瓦為主,。美國于上世紀(jì)60年代初完成世界首臺超超臨界火電機(jī)組的設(shè)計和制造,，后經(jīng)過20余年努力，用材體系不斷完善,，掌握了大型鑄鍛件制造技術(shù),，超超臨界火電機(jī)組逐漸得以推廣應(yīng)用。美國擁有超臨界機(jī)組兩個世界之最,，即最大單機(jī)容量1300MW和最高蒸汽參數(shù)（費(fèi)城電力公司EDDY-STONE電廠的#1機(jī)組,，蒸汽參數(shù)為34.5MPa，649/566/566℃）,。近年來,，美國GE公司還為日本設(shè)計制造了蒸汽參數(shù)分別為26.6MPa/577℃/600℃和25MPa/600℃/610℃的超超臨界機(jī)組。

俄羅斯是發(fā)展超臨界機(jī)組最堅決的國家,。1963年,，前蘇聯(lián)第一臺30萬千瓦超臨界機(jī)組投入運(yùn)行，機(jī)組參數(shù)為23.5MPa/580℃/565℃,。共有超臨界機(jī)組200多臺,，占總裝機(jī)容量的50%以上，其30萬千瓦以上容量機(jī)組全部采用超臨界參數(shù),。俄羅斯研制的新一代大型超超臨界機(jī)組采用參數(shù)為28～30Mpa/580～600℃,。前蘇聯(lián)發(fā)展超臨界技術(shù)主要依靠本國力量，以自主開發(fā)為主,，初期也走過不少彎路,，但經(jīng)過長期試驗研究已具有一套比較完整的超臨界技術(shù)和產(chǎn)品系列。

日本采用引進(jìn),、仿制,、創(chuàng)新的技術(shù)發(fā)展路線。日本的超臨界機(jī)組占常規(guī)火電機(jī)組裝機(jī)容量的60%以上,，其45萬千瓦以上機(jī)組全部采用超臨界參數(shù),，最初投運(yùn)的兩套超超臨界機(jī)組由三菱公司設(shè)計,，裝機(jī)容量70萬千瓦、蒸汽參數(shù)34.5MPa/620℃/650℃,。日本發(fā)展超超臨界機(jī)組起步較晚,，但很快由仿制過渡到應(yīng)用自己的科研成果，同時建立了自己的試驗臺,，發(fā)展速度很快,、收效顯著。

我國超臨界,、超超臨界機(jī)組發(fā)展較晚,。我國于上世紀(jì)80年代后期開始從國外引進(jìn)30萬千瓦、60萬千瓦亞臨界機(jī)組,，第一臺超臨界機(jī)組于1992年6月投產(chǎn)于上海石洞口二廠（2×600MW,，25.4MPa，541/569℃）,。從引進(jìn)到完全消化吸收,，用了近20年時間。國產(chǎn)超臨界發(fā)電技術(shù)從新世紀(jì)元年起步,，到投入商業(yè)化運(yùn)行,，只用了3年時間。而國產(chǎn)百萬千瓦超超臨界技術(shù)從項目研發(fā)到2006年玉環(huán)電廠首臺機(jī)組投運(yùn),，僅用了4年時間,。應(yīng)當(dāng)說，這種跨越式的發(fā)展正是發(fā)電業(yè)和電站裝備制造業(yè)共同進(jìn)步,、共同發(fā)展的必然結(jié)果,。在“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”的研發(fā)和應(yīng)用下，我國發(fā)電業(yè)及電站裝備制造業(yè)的整體水平躍上了一個新臺階,。

超超臨界機(jī)組的關(guān)鍵大型部件,，如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、葉片,、鍋爐管等，是制約現(xiàn)代重大裝備制造業(yè)發(fā)展的瓶頸,，盡早攻克電站關(guān)鍵用材和大型鑄鍛件制造技術(shù)成為國家和上海中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要的重要內(nèi)容,。

為此，上海市科委組織專家開展了上?，F(xiàn)代裝備用關(guān)鍵材料技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向的調(diào)研,，并在此基礎(chǔ)上，于2005年將“電站裝備用特種材料研究與開發(fā)”列入上海市科委重大科技攻關(guān)項目,，由上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院牽頭,，組織上海多家企業(yè),，聯(lián)手上海交通大學(xué)和上海大學(xué)等高校，開展產(chǎn)學(xué)研合作攻關(guān),。聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊解決了高溫持久蠕變等多道技術(shù)難題,，取得了系列成果。

由上海重型機(jī)器廠有限公司等負(fù)責(zé)的高中壓缸體試制,，形成了冶煉,、鑄造、熱處理,、焊補(bǔ)等成套生產(chǎn)工藝,，產(chǎn)品已用于600MW汽輪機(jī)。高壓轉(zhuǎn)子的研制工作經(jīng)歷了多次失敗,，終于解決了低硅,、低鋁的高合金鋼冶煉難題，開發(fā)了氮?dú)獗Ｗo(hù)電渣重熔技術(shù),，成功試制出高壓轉(zhuǎn)子一根,、在制產(chǎn)品轉(zhuǎn)子兩根。 　由寶山鋼鐵股份有限公司特殊鋼分公司負(fù)責(zé),，上海鍋爐廠有限公司參與開發(fā)的奧氏體不銹鋼管,，國產(chǎn)管的冶金質(zhì)量已相當(dāng)于進(jìn)口材料的水平，在650℃的高溫下持久強(qiáng)度可達(dá)99MPa,。 　由上海汽輪機(jī)有限公司等負(fù)責(zé)開發(fā)的葉片和螺栓用高溫高強(qiáng)度材料已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,，年產(chǎn)約600噸。安裝有該部件的山東黃島和安徽宿縣等電廠發(fā)電機(jī)組已投入正常運(yùn)行,。由上海新閔重型鍛造有限公司等負(fù)責(zé)開發(fā)的汽輪發(fā)電機(jī)用高強(qiáng)度穿心螺桿材料,，已成功用于1000MW級發(fā)電機(jī)。

據(jù)專家估算,，待該項目全部完成后,，超超臨界機(jī)組的造價可下降一半。 我國“十一五”規(guī)劃綱要提出,，要“以大型高效環(huán)保機(jī)組為重點(diǎn)優(yōu)化發(fā)展火電,，建設(shè)大型超超臨界電站和大型空冷電站?！本V要還將超超臨界火電機(jī)組列為“裝備制造業(yè)振興的重點(diǎn)”之一,。而《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃》明確將能源列為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，并在“煤的清潔高效開發(fā)利用,、液化及多聯(lián)產(chǎn)”專題中明確提出了高參數(shù)超超臨界機(jī)組等技術(shù),。

我國“十一五”能源發(fā)展面臨的生存環(huán)境與以往相比發(fā)生了很大變化。我國資源條件與國際競爭環(huán)境已不允許我國繼續(xù)重復(fù)增加能源與資源投入帶動經(jīng)濟(jì)增長的舊模式,，必須轉(zhuǎn)向依靠提高能源與資源利用率實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的發(fā)展模式,。發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù),，無論是對優(yōu)化煤電結(jié)構(gòu)，還是提升電站裝備制造水平,，都具有重要意義,。