大江东︱靠创新保持能耗世界“最低”成绩！外三电厂很吸睛

  电力是经济运行动力。一方面，要保障民生和企业正常生产用电，发电企业要履行社会责任，在安全生产的前提下多出力出足力。另一方面，还要立足我国能源禀赋以煤为主的基本国情，推广提高能效的成熟先进的技术，推动煤炭清洁高效利用，促进绿色低碳发展。

  大江东工作室最近走访了一家“明星”发电厂——上海外高桥第三发电公司（以下简称外三电厂），为什么他们在国际同业中如此“吸睛”？面对国家重托，他们有怎样的考量？

  外三电厂地处长江口的东海之滨。行进在杨高路，电厂的烟囱已然在望。然而，这家煤炭发电厂24小时排烟，厂区却超级干净，感受不到粉尘和异味，怎么做到的？

  外三电厂发电机组有个很潮的名字：超超临界机组。成立于2005年2月5日的外三电厂，建设了2台100万千瓦超超临界国产引进型燃煤发电机组，是我国首批百万级国产引进型燃煤发电机组之一。两台机组2008年3月和6月建成投产，有效缓解了上海市“十一五”期间的电力供需矛盾。

  发电大楼里，两台机组露出半圆的机身，平稳运转着，有流线型的颜值，车间内一尘不染。

  别小看这两台机组，成绩单可了不得，在节能减排、技术经济指标等方面创造了诸多世界纪录，引领中国百万等级火电机组跨越式发展，在中国电力工业发展史上具备极其重大里程碑意义。

  外三电厂循着“科学技术创新引领企业未来的发展”的战略路径，围绕节能减排有明确的目的性地开展了20多项重大技术创新，取得60多项专利成果，其中23项成果为国际首创，一举改写中国电力工业长期对欧美日等发达国家亦步亦趋历史，在世界火电领域树起一道中国标杆。

  发一度电，消耗多少煤，是衡量电厂能耗的主要指标。从前，世界上电厂煤耗最低的记录是丹麦电厂，每度电煤耗286克（负荷率89％）。日本最好水平的电厂是叽子电厂，每度电煤耗303 克（负荷率90％）。外三电厂投产后，不断刷新世界纪录：2008年，实际运行煤耗为每度电287.44克；2009年282.16克；2010年279.39克；2015年277.33克。随着环保要求趋严，电厂排放标准逐步的提升，2020年，加上脱硫脱硝，每度电煤耗也才281.77克……切莫小看这几克煤的节省，在业界，煤耗下降10克以上，技术就相差一代。至今，外三发电厂超超临界机组已保持国内外领头羊十年之久。

  几克煤的节省和计较，有什么意义呢？有专家依据数据统计，中国现有亚临界煤电机组发电量是2.8亿千瓦，如果煤电机组都能达到外三电厂的煤耗水平，每年将为国家节省4900万吨标准煤！

  外三电厂始准瞄准对标的是国际顶配水平。而世界发达国家煤电排放指标大体如下：氮氧化物每标准立方米含的毫克量，美国、日本、欧盟、澳大利亚的最好水平分别是：135、200、200、435，中国煤电厂的平均排放是100毫克，而外三电厂是10.55毫克，不到美国的1/10。二氧化氮每标准立方米含的毫克量，发达国家最好的是日本为172毫克，中国是50毫克。外三电厂是多少——6.39毫克！

  烟尘的每标准立方米含的毫克量中国与美国都是20毫克，日本是40毫克，而外三电厂只有0.67毫克！

  耀眼的“最低”成绩，是坚持技术创新“争”来的。更将重点转向环保，持续探索破解传统煤电环保技术的“高投资、高能耗、高成本”的“三高”之困。

  外三电厂在机组投产后，先后实施了广义回热技术、节能快速启动技术、空预器柔性密封技术等创新技术，自主研发并实施了包括“零能耗脱硫技术”，“节能型全天候脱硝技术”、“低氧燃烧及低NOx高效燃烧技术”、“电除尘器系统优化技术”等，极大提升了机组效率和环保性能，社会效益和企业效益实现和谐统一。

  “节能减排”已成国际关注焦点，但“减排”与“节能”往往如鱼与熊掌难以兼得——二氧化硫等污染气体的减排，要付出相当的能耗。发电厂传统的脱硫系统，就是典型的“耗能减排”，耗电量达发电量的1％甚至更多。

  为大幅降低脱硫系统能耗，外三电厂研究出“零能耗”脱硫系列技术，使脱硫系统的节能量与耗能量达到平衡甚至结余。这成为脱硫要求和标准提高了，煤耗却并未提高的“外三秘诀”。

  外三电厂总经理施敏解释：基本思路是，烟气脱硫之前将其中热能通过一种特殊装置加以回收，送回热力系统再发电，以弥补脱硫系统的电耗，再辅以相应的节电技术，最终使脱硫系统的节能量与耗能量达到平衡甚至结余，实现“零能耗”脱硫，颠覆了“耗能减排”的被动环保观念。

  电除尘高频电源技术，也是外三电厂一大发明。用高频电源供给电场，电流脉冲宽度在5-20μs，能大大的提升烟尘的荷电效率和粉尘迁移速度，从而提升除尘效率。2010年上半年，外三对两台锅炉的四个电场除尘器进行了节能增效改造，将原先的工频电源改造为高频电源，这是国内百万级机组首次采用该技术。该项目改造周期仅需15天，并且大部分施工可以在机组运行期间实施。改造后，高频电源运行稳定、可靠，除尘效率大幅度的提高。同时，电除尘器的高压电源总功耗由改造前的871kW降低到改造后的266kW，节能69.5%。

  外三电厂展厅有许多奖状与证书，包括从国际上获颁的。而他们更看重的是，先走一步的经验，开始在我国一些电厂复制与推广。这对中国能源的高效利用和“双碳”战略都将有重要意义。

  中国的电能资源禀赋以煤电为主。截至今年10月底，全国发电装机容量约23亿千瓦，发电量6.7176万亿千瓦时，其中，火电装机 12.8亿千瓦，火电机组占总容量的55.7%，全年发电量5.1743万亿度，占总量的77%，平均供电煤耗为304.9克/千瓦时。2020年，中国大陆消费煤炭49.8亿吨，其中用于火力发电21.7亿吨。火力发电，是中国最大的煤炭消费方。在清华大学副校长，院士倪维斗看来，火力发电厂节能，就是最大的减排。

  全球气候变暖，资源和环境挑战严峻。“十二五”规划以来，我国明白准确地提出，一定要坚持节能减排优先的原则，加快对高耗能、高耗材、高排放、低效能产业的技术改造。国家发展改革委、国家能源局也发出了《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》。

  外三电厂的创新技术，不仅为今后的大容量高参数汽轮发电机组的建设起到示范作用，也可大范围的应用于各种容量和参数的新建机组和老机组的技术改造，具有巨大的推广潜力。

  国家使命，就是企业担当。2010年，外三电厂设立了技术推广应用公司，外三电厂的技术在一些电厂得到推广与应用，取得良好效果：

  华润铜山电力有限公司2×1000MW超超临界燃煤机组应用本项目研究的部分技术后，根据第三方性能测试结果：80%负荷考核工况下，#5、#6机组的供电煤耗每度电分别下降14.6克和14.2克煤。按两台机组年发电量120亿度电，平均煤耗下降10克，年可节约标煤约17.3万吨。

  在徐州华润电厂#3机组上，实施世界首例“高温亚临界综合升级改造”。该项目实现了亚临界机组效率水平跨代升级至超超临界机组水平，煤耗降低10%以上，每度电降约36克煤；改造同步实现20%-100%深度调峰。

  而华润曹妃甸二期项目2台1000MW按照外三“升级版”咨询、改造后额定工况用煤仅275克，超过了外三电厂水平。

  新建机组——淮北申皖发电有限公司2×660MW超超临界燃煤机组，进行了全系统优化节能环保技术综合应用，根据第三方性能测试报告，额定考核工况下，机组供电标准煤耗每度电仅273.22克，相较于同类型新建机组额定工况设计供电标准煤耗参考值285克，降低了11.78克。按额定工况下平均运行3000小时发电量39.6亿度电考量，一年可节约标煤约4.66万吨。

  施敏说，对于现役约2.8亿kW存量中具备条件的亚临界煤电机组，建议进行高温亚临界综合升级改造。以改造后煤耗下降35 g/kWh为计， 300MW机组投入改造费用约3.5亿元/台，约6.5年收回投资，以此推算存量机组总计年节标煤量4900万吨，投入成本约3200-3500亿。可先作试点评估后推广。

  目前，外三电厂在节能与环保上作的改进，部分也推进了我国设计标准及环保标准的修订。