中国发电设备制造业的现状和展望.docx

1、中国发电设备制造业的现状和展望中国发电设备制造业的现状和展望中国发电设备制造业的现状和展望吕兆璧我国发电设备制造业是我国机械工业的支柱产业一,是装备我国电力工业的主要组成部分,它对整个国民经济快速,持续,稳定地发展起着重要作用.建国五十年来.发电设备制造业在国家重视和支持下,取得了很大的发展,火力发电设备已能批量,成套生产单机容量30OM W级和60OMW级的亚临界机组,水力发电设备已能生产各种类型的机组,其中混流式机组与国外合作已开始生产三峡工程当今世界最大机组,单机容量70OMW.至2000年底,我国发电设备的总装机容量已超过3.1亿kW(其中火电2.3亿kW,水电.75亿kW,其他0.0

2、5亿kW).跃居世界第二位,其中火电总装机容量中国产火电机组占80%左右,水电总装机容量中国产水电机组占90%右.1我国发电设备制造业的现状1.1历史简述1949年新中国建立前,旧中国的发电设备基本上都依靠国外进口,曾少量仿制过小容形成的一套生产厂从原苏联引进了高压25MW-50MW火电设备制造技术.两地从引进到仿制前后各不到五年的时间,上海就仿制成第一套中压6MW机组,于,956年正式投运.1960年哈尔滨己形成高压25MW-SOM W机组批量生产能力,并还试制成第一套高压loom w火电机组.与此同时,上海还研制成12MW双水内冷汽轮发电机组.期间相继又建成了一批如杭州汽轮机厂,杭州锅炉厂

3、,武汉汽轮发电机厂,武汉锅炉厂,南京汽轮电机厂,北京重型电机厂,北京锅炉厂,青岛汽轮机厂等一大批制造中小型火电设备的工厂,它们先后生产了25MW及以下的机组.以上的生产实践和取得的成果,奠定了我国火电设备制造业发展的基础.水力发电设备制造业是在1951年兴建哈尔滨电机厂和1952年在四川几家私营厂合并建成重庆水轮机厂开始创建起来的.1951年底.哈尔滨电机厂就试制成2台我国第一套800kW立式混流式机组,1959年自行设计,制成第一台新安江水电站柜72.5MW混流式机组,它标志着我国水电设备制造进入生产loom w级大型混流式机组的时代.为适应中小型水电机组的需求,从1954年至1960年期间

4、先后新建了杭州发电设备厂,天津发电设备厂,南平电机厂,昆明电机厂和金华水轮机厂等一批中小制造企业,创建了水电设备制造业的基本队伍.期间这些厂共生产了水电设备约1840MW,其中1960年生产了700MW,基本上满足了国内水电建设的需要.1.1.2二十年发展时间这个时期开始走上自行开发,设计和制造的发展道路,从仿制到更广泛借鉴和学习世界上先进国家的新技术来开发研制适合我国的新产品.上海和哈尔滨两套大型生产基地在国家的支持下,边生产边发展;同时,于60年代开始,在国家计划安排下,在四川德阳,自贡地区又建设一套大型发电设备生产基地,使发电设备的制造能力和水平得到进一步的发展和加强.在火电设备方面,如

5、上海基地先后于1968年,1969年自行开发研制成双水内冷发电机配套的50MW和125MW超高压机组:接着于1971年又制造成国内第一套300MW亚临界机组.哈尔滨基地于1972年生产出三缸三排气200MW超高压机组在东北朝阳电厂投运.四川基地于1975年也研制成双缸双排气200MW超高压机组.并于河南姚孟电厂投运发电.1978年北京重型电机厂自行开发成单缸l00MW高压机组.汽轮发电机在这时期又有了新的突破,即研制成100MW-300MW的双水内冷的汽轮发电机,这是当时世界上能作为产品投运的最大机组,在制造技术上处于世界领先地位.水电设备方面同样得到了很大的发展,哈尔滨基地于60年代研制成云

6、峰水电站单机容量l00MW混流式机组,1970年,1972年先后制成丹江口水电站150MW和刘家峡水电站225MW, 300MW等一批大容量混流式机组.1979年开始哈尔滨和四川东方两电机厂分别批量生产出葛洲坝水电站单机容量125MW,转轮直径10.2m和170MW,转轮直径11.3m的轴流转浆式机组.在此期间还开发研制成高水头356m, 125MW的冲击式机组,以及小容量贯流式机组,潮汐机组,斜流式等多种类型机组.70年代后期,为适应我国改革开放的新形势,在国家有关部门的组织下,在行业内对大型300MW, 600MW亚临界机组的开发,研究进行了大量可行性研究和前期工作.1.1.3二十年上台阶

7、,上水平时期中央提出改革开放的重大决策,全国上下呈现一派大好形势,发电设备行业要加快步伐,上台阶,上水平,以满足国民经济的发展,适应电力工业的快速增长.国家鼓励和推进与国外联系,引进国外资金和先进技术,采取技贸结合,合资或合作生产等多种方式来尽快使发电设备行业赶上世界水平.1980年初,经国务院同意由机械工业部和电力工业部共同研究,决定引进美国西屋公司和CE燃烧工程公司大容量300M W . 600M W亚临界机组的全套设计,制造技术,同时从欧,美,日本等国引进与之相配套的辅机和自动控制等设计,制造技术.这次技术引进是建国以来发电设备行业规模最大,范围最广,支付外汇最多的一项有组织,有计划的技

8、术引进项目.在政府和各有关方面的支持下,经上海,哈尔滨两个生产基地广大职工的努力,顺利地按计划完成了300M W和600M W考核机组的试制任务.并于是1987年,1989年分别在山东石横电厂和安徽平好电厂成功投运,这标志着我国火电设备制造业上了新台阶,达到了新水平.经过在技术和工艺上不断改进,优化和创新,除个别材料及零配件外,使以上两种机型国产化提高到95%以上.主要性能己优于引进机型,如热耗300M W由引进原型机8081kJ/kWh ( 1930kcal/kWh)下降到7921 kJ/kWh(1892kcal/kWh ),600M W由引进原型机8005kJ/kWh(1912kcal/k

9、Wh)下降到7910kJ/kWh (1887kcal/kWh).从1991至1996年六年中,300M W机组共生产了92台套,600MW机组生产了6台,己形成了稳定批量生产条件和能力,并基本上达到了世界上同类产品的水平.与此同时.四川东方基地自行设计,研制了我国首台采用1M末级叶片及整锻转子双缸双排汽300MW亚临界机组,并于1987年在山东黄台电厂投运.北京重型电机厂于1986年与法国阿尔斯通公司合作生产亚临界330MW机组,并于1990年和1991年在四川江油电厂先后投运.1991年东方电气集团与日本伊藤忠和日立公司合作生产冲动式600MW亚临界机组,先后制成的两套机组于1997年和19

10、98年在山东邹县发电厂投入运行.济南发电设备厂于1988年和1998年与ABB公司签约,引进该公司6M W-1 OOM W和100MW-200MW机组系列的空冷发电机的制造技术,先后生产并投运了单机容量16-60MW空冷发电机24台套,1999年又制成I台loom w和2台135MW空冷发电机.这种产品较好地实现了节约用水,简化冷却系统和运行安全,可靠,方便,受到用户欢迎.南京汽轮电机厂在国家的支持下,于8年代初与美国GE公司签约,引进燃气轮机的制造技术,建立了新的专业厂房,先后生产单机容量25MW和36MW的燃气轮机,并与英国Brush公司引进SOMW及以下的发电机技术,至90年代初开始与杭

11、州锅炉厂等企业共同完成了几座SOMW级燃气一燕汽联合循环发电机组.核电设备在此期间也有较大的发展,从80年代初,秦山核电站1 X300MW机组开始建设,发电设备制造部门承接了常规岛的大部分设备和核岛的部分设备,通过这项依托工程提高了设计和自制的能力,该核电站于1991年12月15日并网发电,1995年机组负荷因子达到84%0 90年代完成了制造出口巴基斯坦300MW核电机组的任务.19%年秦山2X 600MW二期工程破土动工,国内发电设备行业又负责提供常规岛的发电设备及核岛部分设备.1997年岭澳核电站2 X 900MW也开始建设,国内分包了部分设备制造任务.通过参加这些核电站的设备制造和建设

12、,从整体分析,已具备一定的开发设计水平,制造能力,国产化率已达到60%,这期间辅机和自动化控制装置同步得到发展,辅机的品种,性能质量有了提高,调速控制装置DEH和自动化操作控制DCS系统都己实现国产化,基本上可立足于国内自行成套. 水电设备在这期间也有很大的发展,尤其大型混流式水轮发电机组步入了世界先进行列,例如1983-1984年间,哈尔滨和东方两电机厂分别为白山水电站研制成单机容量300MW和320M W的混流式机组.90年代又先后制成了李家峡水电站单机容量400M W和二滩水电站单机容量550MW等当代世界水平的大型混流式机组.与此同时,与法国,日本,加拿大,德国等著名水电设备制造厂商,

13、结合工程项目采取技贸结合,引进技术或联合投标,合作设计,生产等多种方式,先后制造了105MW转浆式机组,300M W-550M W大型混流式机组,30MW贯流式机组和200MW抽水蓄能机组等.1995年开始,哈尔滨和东方两厂分头与国外多家西,北欧著名公司组成联合体承接了长江三峡水电站26台套700MW大型混流式机组,目前正在与国外厂商共同设计,制造前2台套,为2003年投运紧张地工作着,通过这个工程将使我国水电设备的设计,制造提高到当今世界的新水平.1.2现状与差距经过五十年的努力奋斗和不断实践,我国发电设备制造业已拥有一百多家具有相当水平和能力的大,中,小型主,辅机制造企业:亦建立了一定规模

14、,水平的科研,开发和测试的队伍和基地.至1999年底,发电设备年生产能力已近2000万kW,其中火电设备1500万kW以上(单机容量200M W有以上机组为1200万kW左右,其余中小型机组300万kW以上),水电设备400万kW左右.它不仅基本上满足了国内电力工业发展的需求,而且成套出口火电设各最大机组300M W级,水电设备出口已遍及世界五大洲,累计出口中小水电机组近400台套.在火电设备方面,除超临界压力参数外,能自行开发设计和批量生产600MW级及以下各种压力参数的成套发电机组;300MW级及以下的供热或空冷发电机组,其中不少产品的性能和可用率(可靠性)等方面已接近或相当国际上的先进水

15、平.在燃气轮机发电机组方面,除与GE公司签约由外方提供的部套外,己能批量生产23MW, 36MW系列的燃气机及自行成套的燃气轮机发电机组,并能成套设计和提供总容量为50MW级的燃气,蒸汽联合循环发电机组.在核电设备方面,除核岛部分设备,部件及材料需进口配套外,己能生产300MW级和600MW级的核电机组,国产化率可达到60%.在水电设备方面,我国在混流式,轴流式以及微型整装机组方面均己达到或接近国际水平.其机组容量在混流式机组上,通过三峡工程现已基本掌握设计和制造当今世界上最大型水轮发电机组的能力,并能生产550MW级及以下的机组,200MW级以下的轴流式和抽水蓄能机组,50MW以下的贯流机组

16、以及各种中小型形式和微型整装机组.关于超临界火电机组开发制造能力的分析,从80年代国内引进600M W超临界机组以来,我国发电设备制造业一直关注和创造自身开发和制造能力,尤其几个大型锅炉厂和汽轮机厂以及大专院校和科研院所组织科技人员进行了大量技术准备,设计和开发前期工作,并与电力部门进行了多次技术论证;同时结合工程项目积极分包承制外方委托的部分设备,相应对制造装备和厂房等作了添置,改造.应该说,己基本具备设计,制造600M W级超临界机组的能力.为有利于加快实现和设备,系统制造,运行的可靠性,可结合国内依托工程与国外有经验,有良好业绩的公司联合设计,合作生产来尽快实现零的突破和国产化. 在清洁

17、煤发电技术方面,多年来,锅炉制造业是首当其冲,从80年代后期和90年代在自行开发和引进国外相关技术的基础上,已能小批量制造蒸发量为220Vh的循环流化床锅炉.现正在组织行业共同引进和开发配套200MW级,300MW机组的循环流化床锅炉.在低NOx燃烧技术方面也作了大量研究开发和研制新的低NOx燃烧装置,其中有的己成产品(即低NO,燃烧器)在大容量锅炉上配套使用,效果尚好.关于开发IGCC和PFBC-CC发电技术及其装置的开发,主要由国家统一组织,制造科研部门参与和配合进行了前期工作. 虽然五十年来发电设各行业发展较快,为电力工业的建设作出了应有贡献.但由于各种原因,目前与世界上发达国家相比还存

18、在不少差距.主要表现为:(1)科研,开发的水平和能力还不高,科研经费投入不足:在科研,开发项目安排上有重复,力量较分散,跟不上市场发展的需求:(2)产品品种较单一,性能和质量还不稳定:(3)效率低,能耗较大,环保设备配套不全,环保措施不力,污染较严重:(4)主,辅机配套和成套水平以及自动化水平还不高:(5)运行机制和管理水平尚不适应社会主义市场经济的发展.2我国发电设备制造业新世纪的展望当今世界科学技术发展迅猛,在21世纪来临之际,预测我国发电设备制造业的未来难度较大,现仅能浅述今后10-20年可能发展的前景.2.1世界发电设备行业的现状和趋势电能已成为当今世界能源转化和使用的主要方式,是被人

19、们普遍所接受的现实,亦是作为一个国家和地区经济发达程度的物质基础和重要标志.据有关资料统计,全世界发电设备年生产能力己超过1.5亿千瓦,生产能力与需求矛盾缓解,而且不少国家和地区出现供大于求的局面.国际上竞争激烈,近两年来,先后如西门子与西屋,ABB与法国阿尔斯通几个大公司进行跨国合并,重新优化组合.能源的多样化和各国能源拥有开发状况,促进和推动了发电设备产品品种的发展和结构调整.如北欧和南美的一些国家水电发展快,开发利用率高;法国核电占全国装机总容量的70%以上:欧洲,北美及部分亚洲地区风力发电发展较快.又如这几年天然气,石油液化气的大量被发现和开采,推动了燃气轮机及燃气,蒸汽联合循环装置的

20、大发展,北美以美国为例,其新建的火电容量中燃气轮机发电机组及其联合循环己占40%以上,在欧洲如德国已超过60%,世界其他地区和国家也正迅速发展中.有资料预计到2000年底,全世界火电新增容量中燃气,蒸汽联合循环机组将占35%左右.从以上世界发电设备发展现状和趋势看,其主要着眼于:提高发电设备的效率和优良的经济性,要能安全,可靠运行:同时要使人类社会可持续,稳定地发展,必须要保护生态环境,改善和优化大气环境,努力做到洁净生产的要求.其具体走势是:(1)常规蒸汽轮机发电机组在蒸汽参数经历了低,中,高压,超高压,亚临界和超临界的发展阶段后,美国,欧洲,日本等国家现正在向超超临界参数发展,单机容量已达

21、到1300MW,供电效率己超过42%,有的提高到45%左右,通过制造和运行的不断实践,已积累了丰富经验,制造和运行己趋于成熟.美国的超临界机组已占全国燃煤机组的70%以上,日本已实现单机容量450M W以上燃煤机组全部采用.超临界机组是当今常规燃煤机组中高效,低耗成熟的机组,现世界各国正在推广使用和进一步开发向提高参数的更先进的机组发展.(2)世界燃料多元化的发展,尤其天然气产量不断增长形势下,世界各大发电设备制造商抓住机遇,大力开发研制大容量高效燃气轮机发电机组,如美国GE公司,德国西门子公司,ABB以及法国,日本等一些公司相继投入大量的人力物力,进行开发研制,并在提高进气温度和压气机压比之

22、前提下,提高燃机的效率.现燃机的单机容量最大已超过250M W ,燃气,燕联合循环已超过350MW.效率己实现56%-58%,预计不久的将来可望突破60%.它不仅供电效率高,相对能耗低,投入小产出高,尾气有害物排放小,可减少大气的污染,预计在21世纪的初,中期将会有较大的发展.(3)洁净煤发电技术,这对一些煤储藏量丰富的国家和地区尤为关注和重视,如美国,欧洲等一些国家,从70年代开始就对整体煤气化联合循环(IGCC ).,燃煤循环化床锅炉(CFB),增压流化床燃煤联合循环(PFBC-CC)以及外燃式燃煤联合循环(IFCC ),直接烧煤粉(或水煤浆)联合循环(DFPCC)等进行了大量研究工作,但

23、经实践研究分析,从规模化,商业化发展角来看,各国逐步把重点放在IGCC上,认为它是最有发展前途的洁净煤发电技术.美国70年代就建立了示范电站,通过运行总结提高,现己有容量250MW等级的IGCC实现了商业化示范运行,供电效率达到40%-46%,据预测21世纪初能提高到50%左右,目前,世界上己建成或在建,拟建的IGCC电站己近20座.大型循环流化床锅炉(CFB)能使煤燃烧过程中有效地控制50,和NO:的排放,一般可控制在N0,-250m洲耐,脱硫率可达到90%.这是一种经济有效,低污染的洁净煤燃烧技术.90年代逐步向大型化发展,并开始应用于电站中,人BB-CE,法国stein公司和美国FW公司

24、都在研制500t1h蒸发量以上的CFB,最大己达700Uh,可配单机容量250MW汽轮发电机组.预计到21世纪初可开发出每小时千吨级CFB.目前,世界上一些发达国家也正在攻克增压流化床联合循环(PFBC-CC燃气轮机中一些技术难点,向大容量发展,以实现其高效,清洁生产的实用目标.)水电设备现正大力发展大型抽水蓄能机组.因为世界上电力发展很快,各国的电网容量也越来越大,用电的峰谷变化很大,为了能有效地蓄能,调峰,各国开发,研制抽水蓄能机组就成了热点.这种机组能有效地利用用电峰谷期,即在用电低谷时,充分利用多余电能把下(低位)水库的水打到上(高位)水库内:当用电高峰时,则利用上(高位)水库的水头落

25、差来发电输入电网,供用电高峰用.因此,这种机组既作为水泵又作为水轮发电机. (5)世界上独立发电站(IPP)正在兴起.随着气体燃料的大量供应和余热,废气等综合利用以及高效的热,电,冷联产技术的发展,90年代后期开始,在一些发达国家建成一大批独立发电站( IPP ).有以大型企业利用生产过程中产生的带有可利用的热值副产品来自建独立电站;有以城市小区,公共建筑物或住宅群等场所建立热,电,冷三联产的IPP等等.这些独立发电站是按独立自给自足的方式运行,但一般均并入电网.它效率高,经济性好,运行管理和操作灵活.预计在21世纪初期或相当一段时期有发展势头.(6)开发某些新能源和再生能源的发电技术,本世纪

26、内一些发达国家在风力发电,太阳能光电技术,燃料电池,地热和潮汐发电技术以及氢能等方面进行了积极开发,研究,取得了可喜进展和利用成果.如风力发电已实现了商业化,在美国加州,风力发电机组总装机容量己达到1500MW;在太阳能利用上,经一些专家预测到2010年阳光发电量将会占世界总发电量的15%-20%,成为世界基本能源之一.在21世纪,尤其是发达国家将会投入更大的人力,物力,在新能源和再生能源的发电技术上进行开发和利用.2.2我国发电设备行业发展前景纵观世界对发电设备的发展趋势,结合我国发电设备实际状况,以及国家制定的有关方针,政策和发展规划.发电设备今后发展总的目标是:向高效率,低能耗,低投入低

27、污染,安全,可靠的方向发展.电力工业发展的方针是:开发与节约并重,大力开发水电,继续发展火电,适当发展核电,积极发展新能源发电,同步发展电网,促进全国联网.为此,在21世纪前20年左右的时期内,发电设备制造业应从以下几个主要方面来发展: (1)大力开发水电设备.我国的未开发水力资源较为丰富,在新的世纪里应结合水利建设,加快水电发展.进入21世纪的前10年内,在与国外合作设计,制造三峡水电700M W混流式机组基础上,消化,掌握先进技术.自行设计,制造后12台套机组,使我国在大型混流式机组开发设计,制造水平和机组性能上赶上或超过世界先进水平,并在10-20年内通过努力能设计,制造大容量300MW

28、级及以上的抽水蓄能机组和低水头,大流量50M W级及以上的贯流式机组;并结合地理条件和特点,开发研制出其他类型的水电机组:提高配套辅机和自动控制水平,以满足国内外市场的需求.使我国的电能结构的水电比例提高到30%-40%.(2)进一步完善和优化亚临界燃煤火电机组.鉴于我国煤资源相对较为丰富,今后相当一段时期内.发电能源的构成仍将是以燃煤火电为主的格局.为此,要首先把大型亚临界火电机组进一步完善和优化主,辅机设备和系统.把效率提上去,煤耗再降下来,把质量,可靠,安全性搞上去.为配合国家开发西部的战略目标,发电设备行业应抓住机遇,加快开发研制300M W级以上的空冷火电机组,以满足西部缺水特定的自

29、然环境.(3)加快开发研制超临界燃煤火电设备.为了尽快研制出优良产品,要落实依托工程.采取技贸结合,引进国外技术或与国外业绩好的厂商联合投标,合作设计,生产.在取得第一代产品的设计,制造经验基础上.加快步伐,开发研制超超临界百万级机组,使我国的火电设备在高效,低耗,安全,可靠等指标上,用10-20年时间赶让或接近世界水平.(4)加大力度,抓好常规燃煤火电设备烟气净化处理.这是当今世界人们对能源与环境关注的重点,也是我国急待解决大气严重污染的现状.因此,在改进和优化大型亚临界机组和开发研制超临界,超超临界机组的同时.必须抓住时机,加大开发力度,研制烟气净化处理装置.在已有的基础上,开发研制出高效

30、,低成本结合国情的脱硫(SO,)脱硝(NOx)净化装置.为推动,落实这项保护生态环境,保证可持续发展重大任务,国家还需制订和完善切实可行的环保法规和相关价格或补贴等鼓励调控政策.(5)发展燃气轮机发电机组.这是当今世界发展的大趋势和我国今后电力工业发展的需求,亦是发展和落实洁净煤发电技术IGCC和PFBC-CC等的关键核心设备.目前我国发电设备制造业在这方面的水平与世界水平差距很大.燃气轮机是一种技术密集,复杂,要求高的产品,要开发研制需投入大量人力,物力和财力.燃气轮机不仅发电需求大,而且航空,舰船的发展也离不开它.因此,应由国家统一组织立项实施,把几方面的力量组织起来,集中资金,人力和设备

31、,充分发挥各自的优势,引进必要的技术和装置,同心协力把燃气轮机搞上去.用20年左右的时间,努力奋斗,赶上世界水平,也为洁净煤发电技术的发展提供有力的物质基础.(6)发展洁净煤发电技术.这是进入21世纪的世界热点之一,也是我国发电设备制造业必须迎战的挑战.我们首先应积极参与到在烟台建设的30OMWI000示范电站和四川CFB的30OMW依托工程中去,主动参加到工程的设备制造,安装和运行,在认真总结的基础上.与电力,化工等有关部门共同来开发,研制国产的IGCC. PFBC-CC洁净煤发电设备. (7)开发新能源和再生能源的发电技术.根据我国发电设备制造业的现状,在进入21世纪的头10-20年内,除风力发电设备在已有自制能力基础上,对已引进技术,合作生产的风电设备.在消化,吸收中不断提高国产化率,并在蓄能,自控,调速等方面提高自行开发研制水平,使单机容量提高到I OOOkW级及以上机组.对地热发电应在原有的制造水平上,根据市场需求开发新的产品.对太阳能,燃料电池,氢能等新能源,再生能源的开发利用,预计在新世纪初期,行业内的科研单位和少数企业集团会参与或进行一些研究开发