一,超超临界发电概念再度活跃
昨日,科远智慧(002380)(002380.SZ)、川润股份(002272)(002272.SZ)、常宝股份(002478)(002478.SZ)、华西能源(002630)(002630.SZ)等多股涨停,双良节能(600481)(600481.SH)、通裕重工(300185)(300185.SZ)等涨超5%。
其中,华西能源被资金大幅炒作,已录得7连板。据悉,5月25日,华西能源发布公告称与老挝彭莎东部电力有限公司签署了价值大约4亿美元的超临界锅炉机组项目。
消息面上,在6月6日举行的“中国这十年”系列主题新闻发布会上,科技部部长王志刚数次提到“超超临界高效发电技术”。经过我国15年布局研发,该技术已处于全球先进水平。目前已经在全国推广,占煤电总装机容量的26%。王志刚表示,中国连续15年布局研发了百万千瓦级超超临界高效发电技术,目前供电煤耗最低可达到264克/千瓦时,大大低于全国平均值,也处于全球先进水平。
中国能源消费70%左右以煤为主,火电行业被人诟病的两个关键问题在于:
1,燃煤效率的提高、煤耗的下降;
2,二氧化硫、氮氧化物等污染物的控制。
这两个症结不解决,火电似乎永无出头之日。超超临界高效发电技术是火电节能减排的主要技术之一,为问题的突破提供了有效手段。
二,何为超超临界?
先说说什么是超超临界。首先临界是指由一种状态转变为另一种的状态的转化条件。水的临界状态就是22.115兆帕,374.15摄氏度,比这个参数更高就是超临界,当蒸汽压力突破31兆帕、温度突破593摄氏度的时候,就是所谓的超超临界。
更形象地说,超超临界是指介质的状态。在煤电生产领域,火力发电的本质就是烧水,然后用水蒸气推动汽轮机转动发电。而在这个过程中,蒸汽参数越高,越能降低煤耗和污染物水平。在22.115兆帕压力、374.15℃下,水蒸气的密度会增大到与液态水一样,这个条件叫作水的临界参数。比这个参数高就叫作超临界参数,而炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31兆帕则被称为超超临界。用这样的蒸汽去推动汽轮机组做功的发电技术就是超超临界燃煤发电技术。
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三,超超临界的战略意义
我国能源结构具有以煤为主得结构特征,决定了我国发电的主要模式以煤炭发电为主。超超临界技术可以在生成能量不变的情况下减少单位煤炭使用量,减少单位污染排放量,因此超超临界是我国火电的必然发展趋势。
超超临界机组依靠更高压力及温度设定,能支持更低的能耗及二氧化碳排放,达到节煤降耗,清洁环保的目标。为达到“双碳”目标,需提升煤炭清洁高效利用水平,超超临界高效发电技术将发挥巨大作用。热效率方面,超临界、超超临界较亚临界机组效率高约3%、7%,而单位煤耗、二氧化碳排放可减少15%和10%。为达到“双碳”目标,需提升煤炭清洁高效利用水平,超超临界高效发电技术将发挥巨大作用。
有数据统计,一台600摄氏度的超超临界机组比540摄氏度的超临界机组可降低10g/千瓦时的煤耗。对于全社会用电量接近84000亿千瓦时的用电大国而言,煤耗降到了264克一度电,这也意味着大概5000万吨煤就可以替代1亿吨油,这可能对于我国能源安全具有重大战略意义。
我国富煤少油,虽然我国每年燃煤消耗达到了42亿吨左右,我国每年依然需要消耗7亿多吨石油,而我国每年大概需要进口5亿多吨石油,石油对外依存度较高,这对于我国能源安全可能也是一个不容忽视的点。而我国拥有了超超临界发电技术,更省煤,而且更加环保,这样一来,未来就可以多用煤发电,再加上新能源汽车越来越火,那么我国逐渐对于石油的依赖度可能就可以逐渐降低一些。
截至2022年3月底,全国机动车保有量达4.02亿辆。如果未来全国有四分之一,大概1亿辆车换成新能源汽车,那么如果每年每辆车平均跑1万公里,百公里耗电15度,一年大概耗电1500度,1亿辆新能源汽车大概多耗电1500亿度,要发出来这么多电,使用超超临界机组,大概只需要消耗5000万吨5500大卡煤炭。
四,我国超超临界的发展历程
在“十五”期间,国内三大动力集团(上海电气、东方电气、哈尔滨电气)分别从三菱、日立、阿尔斯通、西门子引进了超临界和1000MW超超临界技术,2004 年首台国产超临界机组投产。从“十一五”初期开始,我国大型超(超)临界机组即呈现出快速发展的趋势,600 MW机组基本上都采用了超临界或超超临界参数,1000 MW机组全部采用了超超临界参数。截至“十一五”末期超(超)临界机组占煤电装机容量的比重达到15%。这一阶段,华能玉环电厂、华电国际邹县发电厂、国电泰州电厂、上海外高桥第三发电厂、国电北仑电厂等贡献了大部分的超(超)临界装机量。“十二五”末建立 660 MW,35 MPa/700 ℃/720 ℃ 的示范电站。
如今,中国已是世界上超超临界1000MW机组发展最快、数量最多、容量最大和运行性能最先进的国家。数量上,中国已投产600MW等级超临界和超超临界机组已超过600台,已投产超超临界1000 MW机组达到137台。技术上,我国25~31MPa/600℃等级超超临界发电技术已经逐步成熟,同时具备了 630℃超超临界机组的研发能力。大唐郓城 35 MPa/615 ℃/630 ℃/ 630 ℃超超临界二次再热国家电力示范项目已于2019年获批。目前正在开展630~650℃材料的研制和开发,建设 630~650 ℃机组已成为下一步电站建设的重要目标。
五,国外超超临界技术格局
总体上看,美国是超(超)临界技术发展最早的国家,但是美国煤电发电占比较小,因此美国超(超)临界技术主要应用于核电站、太阳能光热发电、余热利用等,但是其超超临界燃煤发电技术却一直保持着世界领先水平。
欧洲在超(超)临界技术发展上同样起步较早,基础雄厚,且是700℃等级超超临界技术的最早提出与践行者;许多燃煤发电机组先进的节能理念都源自于欧洲,其煤耗水平一直处于世界先进行列。
日本在19世纪80年代继承了美国先进的技术后,开展了燃煤发电机组的全面升级,其发电煤耗水平很快领跑国际;其先进 700 ℃等级超超临界技术虽然起步较晚,但发展迅速,已顺利完成关键技术开发,制造能力上已达到与美、欧三分天下的水平。
六,超超临界技术的未来发展趋势
(一)更高参数
目前在温度方面,600℃和630℃技术已经趋近成熟,研发的前沿领域为在700℃发电技术,更高温度的研发难点在于耐高温材料。高温镍基合金材料方面,国外已经开发出了几种适用于700℃机组的镍基合金材料,完成了700℃电厂的概念设计,基本为700℃机组的建设做好了技术储备。我国700℃发电技术的研究也紧跟世界步伐。相关科研单位筛选和开发了一批高温合金材料,在华能南京电厂建成了700℃部件验证平台,完成了25000h关键高温部件的验证,运行情况良好。同时也正在瑞金电厂二期开展试验性应用。另外,已开发了主蒸汽大管道、高中压转子合金,目前正在进行产业化试制和部件性能验证。我国久立特材、武进不锈、宝钢股份、太钢不锈是高温管材的主要生产商,宝钢股份、太钢不锈等也已试制出了镍基高温材料的管材。
然而,在700℃超超临界蒸汽发电技术的基础上进 一步提升温度参数,发电系统效率提升有限,即便 温度到达800℃,净效率也很难突破55%,且随着温度的提升,高温合金材料的开发成本和制造成本均成倍增加,材料瓶颈问题突显。因此在实现700℃等级超超临界燃煤发电机组商用后,不建议向更高参数发展。
(二)超临界CO2循环
超临界CO2循环高效燃煤发电技术是通过采用 超临界CO2代替水作为循环工质,采用布雷顿循环代替朗肯循环作为动力循环的一种新型燃煤发电 技术。在600℃等级,超临界 CO2循环燃煤发电机组供电效率可比传统水循环发电机组提高3%~ 5%;700℃等级,超临界CO2循环燃煤发电机组供电效率可比传统水循环发电机组提高5%~8%。对于煤基超临界CO2循环的研究,国内外仍处于起步阶段。截至2021年底,中国华能集团自主研发的世界参数最高、容量最大超临界二氧化碳(CO2)循环发电试验机组在华能西安热工院顺利完成72小时试运行,正式投运。
(三)煤电机组灵活性技术
为了解决新能源消纳的问题,煤电运行需要更 加灵活,调峰能力更加突出可靠。煤电机组调峰技 术需要重点研究或突破的地方主要包括 2 方面:一 是调峰的深度,二是调峰的速度。火电正由传统的提供电力、电量的主体电源,逐步转变为提供电力、 电量的同时,向电力系统提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础性、调节性电源。具体的技术包括:锅炉深度调峰技术;控制系统调峰适应性技术;热电解耦技术;储热耦合调峰技术。
七,相关概念股一览:
在“双碳”背景下,超超临界高效发电技术被认为是更有保障、更环保且更节能的发电方式。考虑到我国能源结构现状,作为燃煤发电领域的技术革命,布局相关赛道的企业也将率先受益。
超超临界发电概念股主要分为锅炉设备及材料、DCS控制系统,以及下游利用超超临界火电机组的发电的厂商。锅炉设备及材料厂商通常掌握核心技术,在产业链中处于较为有利的地位。
1,陕鼓动力(601369.SH):
6月10日在投资者互动平台表示,公司的设备能用于超超临界高效发电,应用于钢铁行业低热值煤气高效利用发电项目,公司在超超临界高效发电方面有技术储备
2,江苏国信(002608):
有投资者向提问, 请问贵司有超超临界高效发电技术或者超临界高效发电技术吗?是否已有机组实现?
公司回答表示,尊敬的投资者您好,我公司旗下燃煤机组大多为超临界和超超临界机组。目前已投产的超超临界机组包括:新海发电2台1000MW机组、射阳港发电2台660MW机组、国信靖电2台660MW机组、苏晋保德2台660MW机组,另有3台已核准尚未投产的1000MW超超临界机组。超临界机组包括:国信扬电2台650MW机组、苏晋塔山2台660MW和苏晋平朔2台660MW机组。感谢您的关注。
3,赣能股份:
近日,受益于旗下丰电三期项目的超超临界发电概念,赣能股份实现3连板。水电装机增长及丰电三期项目投产,赣能股份或将有效减少发电成本。
4,大西洋(600558):
有投资者提问, 您好,请问贵公司有研究开发超临界发电领域的产品吗?
公司回答表示,您好!公司目前已开展了超超临界火电机组用焊条、埋弧焊丝焊剂、气保护焊丝等系列焊接材料产品的研究,部分产品已得到应用,但该类业务占公司主营业务收入比重极低,不会对公司经营业绩产生重大影响,敬请投资者注意投资风险。感谢关注!
5,常宝股份:
公司6月9日晚间也披露股价异动公告称,近日市场上有关于公司涉及超超临界发电机组概念的相关新闻,公司电站锅炉管相关产品广泛应用于国内外超超临界发电机组。目前,常宝股份相关产品产销情况及客户需求情况未发生重要变化,公司预计超超临界发电技术的推广应用,在短期内不会对公司的经营和财务情况产生较大影响。
6,科远智慧:
另外,科远智慧6月9日在互动平台表示,公司在超超临界高效发电领域有着较强技术积累,公司的自动化、信息化以及智慧化产品及解决方案不仅可以提高燃煤发电效率,实现节能减排,还可以优化机组运行管理,提高企业管理水平,实现机组生产效率和经济效益的提升。
7,粤电力A(000539.SZ):
有投资者在投资者互动平台提问:请问下贵公司在超超临界发电领域已经有了哪些布局发展?谢谢
公司 6月10日在投资者互动平台表示,公司已投产燃煤机组控股装机容量共2055万千瓦,其中超超临界发电机组984万千瓦。
8,盛德鑫泰(300881.SZ):
有投资者在投资者互动平台提问:镍材作为重要的战略物资,广泛用于武器装备、新能源、石油开采等领域,请问贵公司镍材应用于哪些领域?
公司6月10日在投资者互动平台表示,公司含镍材料主要应用于超超临界燃煤机组锅炉内。