记者|庄键

编辑|张慧

在江苏泰州停留的168个小时，徐浩和他的十二位同事收获了一个外号——“十三太保”。

他们此行的目的，是为新安装在泰州电厂的3号火电机组“保驾护航”，这是上海电气集团股份有限公司（下称上海电气，601727.SH）研发的全球首台100万千瓦级超超临界二次再热机组。

泰州电厂由原中国国电集团（下称国电集团，现为国家能源投资集团）所投资，上海电气旗下的上海汽轮机厂负责该项目的汽轮机制造，这是电厂的三大重点设备之一。另两大重点设备为锅炉和发电机。

机组试运行开始前，作为研发负责人的上海汽轮机厂设计处系统设计室副主任徐浩颇为紧张。“这个东西太新了，谁都没办法保证一切顺利。”他回忆说。也因此，上海汽轮机厂参与这次设备试运行的技术人员远超以往。

幸而，这台火电机组顺利通过了为期168小时的试运行，在2015年9月25日正式投入商业运行，成为了当时世界上效率最高的火电机组。为了达成这一目标，徐浩和他的同事们忙碌了近四年。

这也最终促使上海电气百万千瓦级超超临界二次再热汽轮机，入选了2018年工业和信息化部第三批制造业单项冠军产品名单。

将时间拨回到2011年，上海电气与国电集团开始了初步接触，讨论二次再热火电机组的可行性。次年6月，双方签订了泰州电厂的项目合作协议。

当时，国内的火电技术已处于超超临界时代。超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力，锅炉内工质是水，水的临界参数为22.129兆帕、374.15摄氏度 。炉内工质压力低于这一系数的叫亚临界锅炉，大于这一系数的为超临界锅炉。

火电机组的发电原理，是通过将锅炉中的水加热，变成高温高压水蒸气，引入汽轮机的汽缸内。这好比于家用老式高压锅，随着温度升高，锅内的气压不断加大，如果将锅盖上的限压阀去掉，会喷出剧烈的蒸汽。利用这些蒸汽推动叶片旋转做功，带动发电机将动能转化为电能，最终实现发电。

超超临界技术，意味着更高的蒸汽温度和气压。同等大小的锅炉内，气压越大，里面被压缩的气体就越多，通过蒸汽管道释放出来的能量就越大，发电效率也就越高。

达到超超临界技术水准的机组，能够在温度600摄氏度、压力达到25兆帕的环境下工作，较超临界机组、亚临界机组实现更高的燃煤发电水平。上海电气拥有超超临界机组的自主研制能力，并在国内握有超过六成的市场份额。

如果想要在超超临界的基础上再进一步，实现更低煤耗水平，二次再热是可供选择的技术路线之一。二次再热技术打算通过新增加一个汽缸，对蒸汽进行二次加热，从而提高机组的效率。

这并不是一个全新的设想。

此前，二次再热技术只在海外的低参数、小容量火电机组上有少量应用。把该技术运用在100万千瓦级的大型燃煤机组上，不管在国内还是国外，尚属首次。

徐浩和同事们面对的首要问题，是如何确保二次再热火电机组的稳定性。增加一个汽缸后，汽轮机的长度将因此拉长约7米，这对汽轮机的轴系设计是个巨大的挑战。

由于此前没有可供借鉴的二次再热机组，设计者们只能自己想办法。用徐浩的话来说，“一波好几折，每个方案都要翻来覆去很多遍。”机组的轴系问题最终依靠“单轴承支撑”技术得以解决，尽管增加了一个汽缸，但汽轮机的总长度最终被控制在36米左右。

历时一年半，这台二次再热机组的设计最终完成，并通过了技术评审。2014年，新机组进入设备制造阶段，并陆续交货运往泰州电厂开始总装。这才有了首台机组的试运行和“十三太保”这个外号的诞生。

2016年1月，泰州电厂的第二台二次再热机组也顺利投运。目前，这两台火电机组均保持无故障运行，且达到了设计的煤耗水平。

实际运行数据显示，首台100万千瓦级超超临界二次再热机组每千瓦时的供电煤耗为266.5克，相比非二次再热超超临界机组降低了约2%。

公开数据显示，2016年底，全国火电机组平均供电煤耗为312克/千瓦时。较这一数据，泰州电厂二次再热机组的度电煤耗减少约45.5克，若以煤炭价格600元/吨计算，该机组发电成本将较普通火电机组减少约0.027元/千瓦时。

去年，泰州电厂二台二次再热机组共发电116.92亿千瓦时。跟目前市场上普通火电机组相比，这两台机组一年可节约发电成本超过3亿元。

在煤炭价格高企的情况下，二次再热机组的优越性则更加突出。国家统计局数据显示，今年上半年，全国火电企业亏损面仍接近一半，主要原因之一是煤价总体高位运行带来的燃料成本上涨。

一位在火电企业担任高管的人士称，中国引领了火电二次再热技术的发展，从制造角度而言，确实有了相当大的进步。但如果考虑到二次再热技术带来的成本提升，目前机组的煤耗降低水平还较为有限。

“相比一次再热，目前二次再热机组投资成本提高了不少，但煤耗只降低了2%。”该人士认为，这造成二次再热技术的吸引力不够。

徐浩表示，纵观火电发展历史，不管是从亚临界机组到超临界机组，还是从超临界机组再到超超临界机组，发电效率的提升幅度都在4%左右。这些提升都伴随着材料技术的发展，二次再热机组只是从循环角度提高了效率，能带来2个百分点的提升已属相当可观。

“在追求极限效率的科研示范项目中，成本可能并不是首先需要考虑的因素。”徐浩认为。

除了泰州项目外，上海电气也为山东莱芜电厂和安徽蚌埠电厂供应了总计四台二次再热机组，容量分别为100万千瓦和66万千瓦。此外，公司还有19台二次再热机组的在手订单，其中一台正在江苏宿迁的电厂调试，近期将投入运营。

上海电气提供的数据称，该公司二次再热机组在国内市场的占有率超过80%，2015年以来，这一新产品为公司带来了约9.6亿元的销售额，新增利润1.55亿元。

它成为了上海电气应对火电市场滑坡的新武器。

当前火电行业面临着两大压力，一是市场竞争加剧需降低成本，提高发电效率；二是环保政策对电厂日益严格的的排放限制。

自2016年来，针对煤电过剩问题，中国政府发布了一系列控制煤电装机规模的政策，提出“十三五”期间，全国要停建和缓建煤电产能1.5亿千瓦。因此中国火电投资持续下滑。

中电联的统计显示，火电年新增装机规模已由2015年的6678万千瓦，下跌至去年的4578万千瓦，降幅超过三成。今年前10个月，国内新增火电设备容量2698万千瓦，同比继续下滑18%。

上海电气也受到了影响，截至去年底，其在手火电设备订单822亿元，较此前一年下降了15.43%。徐浩称，尽管目前传统火电市场所面临的冲击较大，但如果在技术上有效提升机组的发电效率，相信在国家的能源发展战略中，火电仍然会占据举足轻重的地位。

上海电气目前也在考虑借鉴二次再热技术，对超临界机组、亚临界机组等传统火电机型进行优化设计，使其具有更高的市场竞争力。同时，对已投用的传统火电机组升级改造时，二次再热也会成为一个重要的选项。