近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，但由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、增長(zhǎng)方式單一，取得巨大經(jīng)濟(jì)成就的同時(shí)，也出現(xiàn)了資源浪費(fèi)、能源利用效率低下、環(huán)境污染嚴(yán)重等社會(huì)問題。不時(shí)籠罩大中城市的霧霾讓人們對(duì)環(huán)境污染有了切膚之痛。目前，國(guó)家已經(jīng)將節(jié)能減排、環(huán)境治理列為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。在此情形下，整個(gè)社會(huì)對(duì)資源利用及環(huán)保問題集中的電力行業(yè)提出了更高的發(fā)展要求。

目前，世界上最先進(jìn)的超超臨界發(fā)電機(jī)組的主蒸汽溫度已經(jīng)達(dá)到600攝氏度，發(fā)電效率達(dá)到46%，如果將主蒸汽溫度進(jìn)一步提高到700攝氏度以上，那么發(fā)電效率將接近甚至超過50%，這種技術(shù)就是電力行業(yè)廣泛關(guān)注的700攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù)。

溫度再提升100攝氏度需要相關(guān)技術(shù)支持

相對(duì)主蒸汽溫度600攝氏度的超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)，盡管只有100攝氏度的溫度提升，主蒸汽溫度700攝氏度的先進(jìn)超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)卻需要巨大的技術(shù)跨越。隨著主蒸汽溫度超過700攝氏度，現(xiàn)有機(jī)組廣泛使用的鐵素體、馬氏體以及奧氏體等耐熱不銹鋼材料將不能滿足過熱器、再熱器等部件對(duì)材料使用性能的要求，這些部件必須大量使用強(qiáng)度更高、蠕變特性更好的鎳基高溫合金。雖然鎳基合金在航空、航天、石化等行業(yè)的應(yīng)用已有數(shù)十年，但由于服役條件不同、尺寸差異大等原因，將其應(yīng)用到700攝氏度發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)轉(zhuǎn)移和擴(kuò)大應(yīng)用范圍的問題，必須針對(duì)700攝氏度電站研制成本可控、易于加工并能夠在電站服役條件下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的新型鎳基高溫材料，并建立與之相匹配的整套制造技術(shù)體系。

具體而言，為建設(shè)700攝氏度超超臨界燃煤電站，需要解決４個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。

一是高溫材料研制及篩選。二是鍋爐、汽機(jī)等關(guān)鍵高溫部件以及鎳基高溫閥門的加工制造工藝及焊接工藝等。三是關(guān)鍵高溫部件的長(zhǎng)周期實(shí)爐掛片試驗(yàn)。四是700攝氏度超超臨界示范電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行技術(shù)。其中，高溫部件的長(zhǎng)周期實(shí)爐掛片試驗(yàn)是700攝氏度機(jī)組建設(shè)前最后、也是最關(guān)鍵的一項(xiàng)研究工作。

歐美日爭(zhēng)先恐后發(fā)展700攝氏度發(fā)電技術(shù)

600攝氏度超超臨界發(fā)電技術(shù)基本成熟以來，世界各國(guó)一直在積極發(fā)展更高參數(shù)、更大容量火力發(fā)電技術(shù)。

歐洲于1998年啟動(dòng)“AD700”先進(jìn)超超臨界發(fā)電計(jì)劃，其目標(biāo)是建立35兆帕、700攝氏度或35兆帕、720攝氏度等級(jí)的示范機(jī)組，使機(jī)組效率達(dá)到50%以上。歐洲項(xiàng)目研究的核心材料為“Alloy617”，屬于固溶強(qiáng)化鎳基合金。經(jīng)過十余年的不懈努力，歐洲基于“Alloy617”等建立了一套較為完備的700攝氏度電站高溫鎳基合金制造技術(shù)體系，完成了700攝氏度機(jī)組的可行性研究、風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)性評(píng)估等。但遺憾的是，在進(jìn)行長(zhǎng)周期實(shí)爐掛片試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)集箱、噴水減溫器等管道的焊接接口處發(fā)現(xiàn)裂紋。這導(dǎo)致歐洲建設(shè)700攝氏度示范機(jī)組的計(jì)劃被迫整體向后推遲3年。迄今為止，沒有公開文獻(xiàn)或信息表明上述問題已經(jīng)完全得到解決。目前，由于缺乏經(jīng)費(fèi)支持，歐洲已經(jīng)取消了后續(xù)掛片試驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)計(jì)劃，700攝氏度研制計(jì)劃暫時(shí)擱置。

美國(guó)先進(jìn)的超超臨界壓力發(fā)電項(xiàng)目（A—USC）的目標(biāo)是將主蒸汽參數(shù)提高到35兆帕、760攝氏度。該項(xiàng)目計(jì)劃5年內(nèi)建設(shè)一套規(guī)模較大的高溫材料掛片試驗(yàn)平臺(tái)，7年內(nèi)完成實(shí)爐掛片試件。項(xiàng)目選擇“Inconel740H”為核心材料，“Haynes282”等為輔助驗(yàn)證材料。這兩種材料都屬于時(shí)效強(qiáng)化鎳基合金，迄今尚未進(jìn)行過任何實(shí)爐試驗(yàn)�？紤]到美國(guó)迄今沒有600攝氏度及以上等級(jí)超超臨界機(jī)組投運(yùn)，加之面臨著研制經(jīng)費(fèi)削減、預(yù)算不足的問題，其能否如期推動(dòng)相關(guān)研究計(jì)劃受到質(zhì)疑。

日本于2008年8月正式啟動(dòng) “先進(jìn)的超超臨界壓力發(fā)電”項(xiàng)目的研究，目標(biāo)是最終使蒸汽溫度達(dá)到700攝氏度以上，凈熱效率達(dá)到46%~48％。按計(jì)劃，日本將于2015年開始部件的實(shí)爐掛片試驗(yàn)。整個(gè)項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2016年底完成。此外，印度在2013年也提出了700攝氏度技術(shù)發(fā)展　  規(guī)劃，目前項(xiàng)目尚未實(shí)質(zhì)開展。