1 電力裝備供應能力分析
從全國電源投產規模進行總體分析,“十二五”和“十三五”期間將分別投產4.8億千瓦左右和4.5億千瓦左右,年均投產9600萬千瓦左右和9000萬千瓦左右,相應需要發電設備的成套供應能力均為1.2億千瓦左右。我國目前最大供應能力能夠達到1.3億千瓦,總體能夠滿足未來十年發電設備需求,但結構性短缺仍然存在,需要加快推進發電設備制造能力的結構性調整。其中:
水電裝備。目前水電機組年生產能力2000萬千瓦,“十二五”和“十三五”期間常規水電年均需要2200萬千瓦和1100萬千瓦成套供應能力,通過有效組織生產或少量進口能夠基本滿足需求。在“十二五”、“十三五”期間,抽水蓄能機組年均需要8-9臺30萬千瓦級成套機組,我國目前已經具備了30萬千瓦抽水蓄能機組獨立制造的資質和能力,需要加快吸收創新,盡快提高成套生產能力。
【解讀】
目前已形成以哈電、東電為主體,以天津、杭州以及全國各地的一批中小企業為輔,基本構成比較完整的、居世界前列的水電設備制造體系。國內企業具備了自主設計制造大型成套水電裝備的能力,并已經達到世界先進水平。哈電、東電首先與國外企業合作開發三峽左岸機組,而后自主開發設計制造8臺三峽右岸機組,使我國水輪發電機組制造水平和能力具有了國際競爭力,為中國大型水電制造產業由弱到強、躋身世界一流強國拓寬了道路、奠定了基礎。
國家組織了廣東惠州等16套大型抽水蓄能電站的捆綁招標,通過引進技術,合作制造,2010年上半年哈電制造完成我國首套國產化的大型蓄能電站項目——安徽響水澗25萬千瓦機組,標志著國內制造廠家首次完全實現自主設計、自主制造30萬千瓦等級抽水蓄能機組。
火電裝備。燃煤機組年生產能力已經達到7000萬千瓦,而“十二五”和“十三五”期間年均需要6700萬千瓦和5600萬千瓦的成套供應能力,總量能夠滿足需要;需要優化結構,盡快增加60萬千瓦級和100萬千瓦級超臨界特別是超超臨界機組成套生產供應能力,增加60萬千瓦級空冷機組成套生產供應能力,增加60萬千瓦循環流化床鍋爐成套生產供應能力。燃機9F級聯合循環,容量39-40萬千瓦,國產化率達70%以上,但熱部件設計制造技術為國外所壟斷,需要重點攻克,盡快全面掌握。
【解讀】
我國已經實現了從30萬千瓦、60萬千瓦亞臨界向60萬千瓦和100萬千瓦的超臨界、超超臨界機組的過渡,其中60萬千瓦超臨界裝備已經批量生產,并能夠批量出口。30萬千瓦循環流化床鍋爐,以四川白馬電廠為依托,聯合引進法國阿爾斯通技術。由三大鍋爐廠共享,現在已經可以批量生產。在30萬千瓦基礎上,又開發出國產60萬千瓦的循環流化床鍋爐,發電設備部分性能指標已經超過了國外常規水平。
火電總的制造能力雖然已經能夠滿足規劃需要,但仍需進一步優化結構。隨著北方缺水地區煤電基地建設、高效潔凈發電機組建設,需要加大大型空冷機組、超(超),臨界機組、環流化床機組的制造能力。
核電裝備。核電機組年生產能力1000萬千瓦,具備或初步具備生產CNP300、CNP600、CPR1000、AP1000、CAP1400、和EPR170七種機型的能力。CNP300和CNP600具有知識產權,國產化率分別可達90%和80%以上;CPR1000屬二代加產品,國產化率達80%以上;AP1000屬三代產品,自主化依托項目4臺機組綜合國產化率55%,通過依托項目的建設,后續項目國產化率可達70%以上;CAP1400將是引進技術后的自主化機型;EPR170屬三代進口產品,國內分包制造,國產化率可達50%?傮w上判斷,要加快掌握核心技術,提高第三代核電設備成套供應能力。
【解讀】
目前我國已自行研制了秦山一期30萬千瓦和秦山二期60萬千瓦壓水堆核電設備,60萬千瓦核電國產化率已達70%以上。嶺澳二期百萬千瓦核電機組國產化率將提高到70%。核電裝備的主要設備、主要輔機、儀控等,大部分已擁有自主知識產權,并基本形成上海、東北和四川三大核電裝備制造基地。國家近年來加大了對核電設備生產企業技術改造的支持力度。隨著一重1.5萬、二重1.6萬噸水壓機、上重1.65萬噸油壓機投入使用,以及三大集團的東方南沙、上海臨港、哈電秦皇島核電基地的技術改造,我國在百萬千瓦核電機組方面制造能力也顯著提高。
核設備制造國產化是大規模快速發展核電的重要保障。我國核電設備制造國產化總體能力有限。雖然我國已初步形成了上海、哈爾濱、四川三大核電裝備制造基地,但相關技術的掌握和制造能力的提升需要一個過程。目前在核心部件和重要核級材料(包括焊材)核心部件和重要核級材料(包括焊材)依賴進口是制約我國核電大規模快速發展的一個瓶頸,需要攻克和掌握部分關鍵工藝。
由于目前全面進入建設階段的四臺AP1000核電機組屬世界首(臺)批,沒有參考標準,因此,建造過程也是對AP1000A從工程設計、設備制造直至工程建設的檢驗過程,AP1000等三代核電技術的引進消化、吸收仍需相當長的過程。
風電裝備。目前風電機組生產能力已達1100萬千瓦,預計“十二五”期間可增加到1500萬千瓦,完全滿足國內需求,同時要重點攻克變流裝置、控制系統、軸承等部件,達到自主化生產。主要機型為直驅、半直驅,容量為1兆瓦、1.5兆瓦、2兆瓦、3兆瓦、5兆瓦等。陸上3兆瓦,海上5兆瓦將成為主力機型。
【解讀】
國家發改委通過組織10萬千瓦以上大型風力發電項目特許權招標,加快了風電設備國產化進程,國產風機已經能夠批量投入運行,風機國產化率已達85.7%。我國風電建設和風機制造已形成產業化趨勢,已研制出1-5兆瓦等機型,風電發展正在加速追趕世界先進水平。
由于我國風電制造多數企業目前還是以組裝為主,變流裝置、控制系統、軸承等部件,還不能實現自主化生產。因此要結合風電發展規劃和我國風資源特點,加大主力機型的開發應用并推進其產業化。
輸變電裝備。“十二五”期間,全國投產110千伏及以線路46萬公里、變電容量25億千伏安左右,“十三五”期間,全國投產110千伏及以上線路43萬公里、變電容量23億千伏安左右。常規輸變電設備供應能力能夠滿足工程需要、關鍵是進一步完善特高壓及直流關鍵設備制造技術,提高生產能力,滿足大電網發展要求。
【解讀】
在交流輸變電設備中,我國500千伏超高壓輸變電設備設計制造水平已經接近或達到國際水平。通過西北電網750千伏交流輸變電示范工程,與國外合作制造并引進技術,我國已經掌握了750千伏交流輸電設備制造技術。在近期國家電網公司舉行的晉東南到荊門1000千伏特高壓主設備的招標中,其中8臺變壓器、3套開關、15臺電抗器分別由國內企業中標,印證了國內企業研制實力的提升。
隨著大型水電基地、風電基地、核電基地、煤電基地建設,需要通過電力輸送在全國范圍內實現電力資源的優化配置,未來需要建設若干特高壓線路,因此,需要進一步完善特高壓及直流關鍵設備制造技術,提高生產供應能力,才能滿足大電網規劃發展的要求。
2 加快推進科技創新
1、基本思路
科技創新要以實現電力工業科學發展為中心,強化科技創新,提升技術裝備自主化水平,依靠科技進步,促進快速和可持續發展。注重綠色電力技術的開發應用,以重大項目和示范工程為依托,重點推進全國聯網,特高壓、智能電網、西電東送,高效潔凈燃煤發電、可再生能源發電、電力環保和節能降耗技術及其設備的開發應用。以增強電力科技自主創新能力為重點,加強戰略性、前沿性、基礎性重大技術的研發。堅持自主開發與引進消化吸收相結合,加強產學研用的結合,注重具有自主知識產權技術的開發及產業化,實現電力產業的技術提升和跨越式發展。
2、總體目標
2015年——努力使我國發電技術整體接近和部分達到世界先進水平,前沿技術的研究與發達國家同步。特高壓、大電網和自動化等電網技術保持國際領先水平,占領世界新能源發電及接入技術制高點,引領世界智能電網技術發展方向。
2020年——努力使我國發電技術整體位于世界先進水平,部分技術領域處于國際領先水平。繼續保持電網技術整體引領世界發展。
【解讀】
進入新世紀以來,我國電力工業整體技術水平得到快速提升,部分領域已經達到較高水平。超(超)臨界燃煤發電機組世界裝機數量最多、外高橋三期100萬千瓦超超臨界機組性能考核指標世界第一;特高壓電網建設運行多項技術世界領先。但是在新能源技術開發利用、其它形式清潔煤發電高效利用等方面與世界先進水平相比還存在較大差距。因此,要在保持已有技術優勢的基礎上,密切跟蹤世界能源技術發展趨勢,結合國情加大技術創新的力度,為我國電力工業發展提供有力支撐。
3、發展重點
水電技術。攻克復雜地質條件下超高混凝土拱壩、超高心墻堆石壩、超大型地下洞室群開挖與支護技術等關鍵技術難題;結合我國西南水電工程建設,針對大直徑、深埋長隧洞、高水頭大容量機組、高地震區水工建筑物,高山峽谷交通困難地區水電站的快速施工開展相關研究。
研究大型復雜水電站群的優化規劃技術、流域梯級水電站群多目標聯合運行與優化調度技術、水文水情預測預報技術的研究。
研制高效、高參數水輪發電機組。掌握100萬千瓦級混流式水電機組、30萬千瓦級抽水蓄能機組、6萬千瓦級燈泡貫流式水冉機組、大型沖擊式水電機組核心關鍵技術并實現自主設計和制造。
開展建立生態環境友好的水電建設體系研究。進行流域梯級開發環境規劃與環境影響評價與預測方法研究,提出流域環境保護的對策與措施。利用全球衛星定位系統(GPS)(特別是國內北斗衛星定位系統)、遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)技術建立典型流域環境狀況的動態管理系統。
【解讀】
“十二五”將加大電源結構調整的力度,水電發展面臨大力發展的新階段。流域開發及地質構造的復雜性,客觀要求技術開發和科技支撐必須密切結合國情和工程特點。因此必須圍繞流域梯級開發運行管理、復雜地質構造工程建設、水電設備選型和運行維護等方面開展技術創新工作。此外,隨著水電建設對環境影響要求的逐步提高,必須加大建立生態環境友好的水電建設體系相關課題的研究。
火電技術。研發具有自主知識產權的超超臨界60萬千瓦等級和100萬千瓦等級各系列機組設計、制造和運行技術;掌握600℃超超臨界發電機組高溫材料技術。逐步開展120-150萬千瓦等級的超超臨界機組的研究。加快具有自主知識產權的鍋爐和電站用耐熱合金鋼管及耐熱合金鋼大型鍛件的研制,積極進行630℃及以上高溫材料,特別是700℃高溫材料開發研究,跟蹤國際上700℃超超臨界發電研究計劃項目發展動態,研究700℃超超臨界發電技術可行性和技術路線,掌握其關鍵技術。
掌握大型超臨界循環流化床鍋爐設計和制造技術。掌握100萬千瓦機組空冷系統設計和設備制造及運行技術。掌握大型IGCC機組設計集成技術和煤氣化、煤氣高溫凈化等關鍵技術,開展IGCC發電技術的示范和商業化運行。開展煤氣化為基礎的多聯產、煤基制氫的基礎性研究、試驗研究和工程示范。
掌握E級和F級燃氣輪機核心部件的制造技術,F級燃機中低熱值合成氣的改造設計技術,以及E級和F級中低熱值燃機制造技術,實現關鍵型號燃氣輪機自主設計制造。研制適合分布式供能的微小型燃氣輪機發電機組。開展海水淡化技術以及電-水聯產研究和工程應用。
重點安排如下示范工程建設:40-50萬千瓦級IGCC發電和多聯產示范工程;700℃超超臨界發電技術示范工程;100萬千瓦級超超臨界褐煤發電示范工程;高效節能環保節水型燃煤發電示范工程;中/低熱值燃氣蒸汽聯合循環發電裝置及關鍵技術的研發與示范,煤層氣發電示范工程。
【解讀】
一次能源結構決定了我國在相當一段時間以化石燃料為主要能源。火電裝機仍然在發電裝機中占有決定性地位。因此,實現電力的綠色發展,必須開展化石燃料的高效清潔利用的研究。雖然我國超超臨界機組建設發展很快,整體裝備制造能力有所提升,但總體技術是以引進消化國外先進技術為主,機組尚未經歷長期運行時間考驗,加之主要材料依賴進口,因此,系統消化引進技術并在此基礎上進行創新,形成自主知識產權,將成為研發的重點。我國燃氣輪機發電,經國家組織的打捆招標,市場換技術,取得了較大的發展,但燃機核心部件的制造技術尚未掌握,因此,加大研發力度,加快自主化進程十分迫切。IGCC發電技術,目前西安熱工院已開發出兩段式氣化技術并在天津開展示范工程建設。適合中國國情各種燃料的IGCC氣化技術仍需要深入研究,實現技術突破,降低工程造價。
核電技術。研究開發大型先進壓水堆核電站技術,消化吸收AP1000核電站技術,重點開展CAP1400技術研發和壓水堆重大共性技術研究,形成自主知識產權的CAP1400核電站技術品牌,并開展CAP1700技術預研,提高二代加核電站安全性和經濟性。開展自主化核電軟件開發領域的應用研究。開展20萬千瓦高溫氣冷堆技術,以及制氫、超臨界發電、氦透平發電等研究;開展實驗快堆運行及相關試驗驗證和示范快堆技術研究。
開展核電站運行管理、核燃料元件、動力堆乏燃料后處理、分離嬗變、高放廢物長期暫存以及核共性與應用等方面技術研究。完成后處理中試廠運行試驗,攻克商用后處理廠工藝流程及關鍵設備的設計制造技術,掌握高放廢物處理技術。建立能適應核電大規模發展的核燃料供應體系,推動核燃料循環利用技術的研究。
重點安排如下示范工程建設:CAP1400壓水堆示范工程;高溫氣冷堆發電示范工程;快堆發電示范工程;大型核廢料處理示范工程;小型模塊化核電工程。
【解讀】
國家已確定,通過核電自主化依托項目,引進最先進的第三代壓水堆技術,并在此基礎上加以消化、吸收和創新,盡快實現我國先進壓水堆的自主設計、自主制造、自主建設和自主運行目標。
核電發展要以我為主、統一方案、成熟技術、先進創新、安全經濟。堅持壓水堆-快中子增殖堆/高溫氣冷堆-核聚變技術路線。以引進第三代先進核電示范工程為依托,加快消化和再創新,全面掌握新三代核電工程設計和設備制造技術。同時應開展高溫氣冷堆技術研究及工程示范,開工建設快中子增殖堆示范電站。組織核聚變技術攻關,爭取走在世界前列。
可再生能源發電技術。在風力發電方面:研發具有自主知識產權的大型陸上及海上風力發電關鍵技術。開展適合國情的大型風電場資源評估和風電場規劃設計技術以及監控技術研究;掌握具有完全自主知識產權的5兆瓦風電機組整機及關鍵部件的設計制造技術,掌握海上風電場建設、電力傳輸、遠程監控及應對極端情況的關鍵技術,實現產業化應用。開展大型風電場安全并網技術研究工作,特別是千萬千瓦風電基地輸送和消納相關技術研究。重點安排如下示范工程建設:甘肅酒泉千萬千瓦風電基地(輸送和消納)示范項目;海上風電工程示范。
在太陽能發電方面:研究低成本、低污染、高效率的太陽能電池技術,開展大規模太陽光伏系統技術研究,掌握不同類型光伏發電系統設計集成、運行控制及保護技術。發展光伏發電系統規模化應用技術;建設10萬千瓦級光伏電站,掌握其系統集成及裝備技術。研究太陽能熱發電熱電轉換材料和核心部件及大規模儲熱技術。開展大規模太陽能熱發電技術研究,掌握5兆瓦單塔的多塔并聯技術,完成5萬千瓦槽式太陽能熱發電系統及關鍵部件的設計與優化。發展10萬千瓦級太陽能熱發電技術,實現具有自主知識產權的太陽能熱發電技術。開展多塔超臨界太陽能熱發電技術的研究,實現30萬千瓦超臨界太陽能熱發電的商業應用。重點安排如下示范工程建設:大規模太陽能熱發電示范工程;大規模并網光伏發電系統示范工程。
其它新能源方面:地熱發電、潮汐發電技術取得新的進展;菊莆杖剂想姵匕l電技術,建成試驗電站。開發儲能和多能源互補系統的關鍵技術,實現可再生能源穩定運行。開展多種類型分布式發電示范工程。
【解讀】
可再生能源發電將是未來一段時間我國能源發展的重點領域。我國的可再生能源發電剛剛起步,規;l展必須在相關技術的研發和產業化方面加大力度并有所突破。風電發展已具備一定基礎和規模,需要在核心技術和總體上提升。MW級并網大陽能電站國內剛剛開始工程示范,大型光伏電站、特別是太陽能熱發電技術將是研究的重點。與可再生能源發展相配套的電力輸送、消納、運行管理技術也必須同步進行開發研究。
電網技術。以智能電網向為導向的提高電力系統整體效率和安全性的關鍵技術及節能、節電技術。
研究大容量輸電、靈活交直流輸電和新型輸電技術,高海拔、高寒等復雜還境下特高壓交直流輸電技術,緊湊型和同塔多回線路技術。實現1000千伏交流及±800千伏直流特高壓設備制造和試驗的技術升級,實現關鍵技術自主化;開發靈活交流輸電技術,實現柔性輸電設備國產化;研究輕型直流技術與工程應用;開展±1100千伏直流輸電關鍵技術研究及其工程應用;研究超導輸配電技術的工程應用。
開展電網災變防治技術研究;開發電網安全評估和全壽命周期管理評價技術,提高電網抵御自然災害的綜合能力;開展智能電網技術研究;建立智能化輸配電及供用電系統,開展分布式電源接入、集中/分散式儲能等關鍵技術研究和應用。開展電力需求管理技術和電網調度控制技術的研究和推廣應用。
開展大規模間歇式電源并網技術研究,并在集中接入、送出方面取得技術突破,促進可再生能源利用;掌握多能互補系統的規劃、運行控制和能量管理技術;開發并掌握大規模儲能關鍵技術、工藝與核心設備。
重點安排如下示范工程建設:±1100千伏級直流輸電示范工程;大規模間歇式電源并網輸變電示范工程;區域智能電網示范工程;與大電網并網的風/光/儲互補示范工程;超導輸配電技術工程示范等。
【解讀】
中國電網建設和運營已經發展到一個新的歷史階段。新能源的快速發展,電源結構的調整,能源基地的建設,對電網規劃、建設、運營管理都提出了新的要求,因此,充分借鑒世界電網、特別是智能電網的經驗,結合中國國情,以智能電網為導向,圍繞提高電力系統整體效率和安全性開展相關技術的研發和工程示范應用十分必要,這也是實現能源結構調整的技術基礎。
電力環保技術。開展大型煙氣干法、半干法和氨法脫硫技術的工程應用研究;掌握煙氣脫硝裝置及脫硝催化劑核心技術;開展活性焦脫硫、超低NOx燃燒和低溫脫硝技術,廢水零排放等技術研究;掌握高效除塵技術(包括電除塵、布袋除塵和電袋復合除塵);開展火電機組低能耗CO2捕集技術和資源化利用研究;沿;痣姯h保循環利用技術研究。開展多污染物協同控制技術研究。開展水電開發流域和庫區生態保護、風力發電、太陽能等相關環境保護工作研究。
重點安排示范工程:高效節能環保節水型燃煤發電示范工程,火電廠海水循環冷卻、海水淡化、制鹽化工、海水養殖等循環經濟示范工程。
【解讀】
電力工業的發展必須解決好環境和生態保護問題,圍繞著中國能源結構和資源分布特點需要開展針對性的環境保護技術研究。針對化石燃料及北方缺水特點開展相關污染物協同脫出及節水工藝技術研發應用。針對新能源特點,重點開展其對生態環境的影響研究。最終實現中國電力的綠色可持續發展。
4、超前開展前沿技術攻關
超前部署和開展前沿技術攻關。包括:海洋能發電技術;新概念太陽電池技術;第四代核電技術,新型燃料反應堆技術,核聚變技術;天然氣水合物開發與利用技術;氫能利用技術等。開展煙氣重金屬、超細粉塵控制及其它污染物排放治理技術研究。
【解讀】
21世紀世界經濟高速發展、資源短缺及地緣政治博弈的日益復雜化,使能源問題受到世界各國的高度關注。為進一步提高能效,尋求新的、潔凈的替代能源,美國、歐盟、日本等發達國家以及一些發展中國家都在不斷加強科技研發的投入力度,力圖通過能源領域的科技創新調整現有的能源結構。因此能源科技將成為各國未來研發的關鍵領域。作為最大的發展中國家與能源消費大國,中國必須密切跟蹤世界能源科技發展趨勢,超前開展前沿技術攻關,以便引領和支撐中國能源工業的科學發展,占領世界能源科技的制高點。
|