第二次工業革命是以1866年西門子制成了發電機為標志開始的，隨后，電燈、電車、電影放映機相繼問世，人類進入了“電氣時代”。

如今，電力絕對是社會運轉的基礎，源源不斷的電力供應更是中國電動車實現彎道超車的核心關鍵。在多年之前，我寫過一篇文章《人類除了“燒開水”外，還有什么其他形式可以將能量轉換成電能？》介紹過，2018年我國發電占比：火電、水電、核電、風電分別占比75.08%、13.15%、4.17%、6.1%；到2022年，火電在全國發電中的占比還高達70%。

現今主流的發電形式，雖然在風、水、核與太陽能，我國都具有很大的技術優勢，但是水電、風電、太陽能都受地理環境的影響，水電、核電建設周期長、管理難度大，相對而言火電造價較低、建設周期較短、收效較快，并且火電廢熱在中國北方的應用更是無可替代。

然而，一直到上世紀末，中國在火電的技術都遠遠落后發達國家。

火力發電設備主要包括鍋爐、汽輪機、汽輪發電機三大主機以及相應的各種輔機和自動化裝備。

解放前中國完全不具備這些設備的制造技術。1940年代，當時政府資源會所屬的中央機器廠通過進口瑞士BBC 公司的0.2萬千瓦汽輪機和汽輪發電機轉子，引進該公司的制造技術，仿造過兩套0.2萬千瓦中壓機組，分別安裝在瀘縣電廠和昆明電廠投運。1945年，資源委員會又從美國西屋電氣公司引進了1萬千瓦及以下汽輪發電機組的制造技術。但是兩次引進都未能形成生產和制造能力。

到建國時，中國發電裝機容量只有185萬千瓦, 年發電量只有43 億千瓦時，4億人口，平均每人每年才10度電，裝機容量居世界第21位，發電量居世界第25位，甚至還不如前捷克。

隨后，中國火力發電技術經過了四個階段的發展，實現了從全面落后到追趕，再到超越的歷程。

第一階段（1950~1980），改革開放前中國火電的發展起點

此階段中國的火電技術處于高壓和超高壓水平，而國外發達國家已經處于亞臨界和超臨界水平。

中國電力設備制造工業真正開始于第一個五年計劃時蘇聯援建的156項工程，156個工程中有25個是電力工程，而其中除了三門峽是水電站工程之外，其余24個皆為熱電工程，可見當時政府的重視程度。

在此期間：

1.哈爾濱發電設備制造基地從蘇聯引進了中壓0.6~2.5萬千瓦和高壓2.5~5.0萬千瓦火電設備制造技術，1958年先后成功制造出了2.5萬千瓦和5.0萬千瓦高壓火電機組。鍋爐蒸汽的參數是9.80MPa和540℃；汽輪機的參數8.83MPa和535℃。
2.1959年首臺5.0萬千瓦高壓火電機組在沈陽遼寧電廠成功投運。
3.1952年上海發電設備制造基地從捷克引進中壓0.6~1.2萬千瓦火電設備制造技術。鍋爐蒸汽的參數是3.82MPa和450℃；汽輪機的參數3.43MPa和435℃。
4.1954年完成了中壓0.6萬千瓦火電機組的研制，開創了新中國制造火力發電設備的先河。
5.1956年首臺0.6萬千瓦中壓火電機組在安徽淮南電廠成功投運。

這些工程的順利投運，奠定了中國火電設備發展的起點，在火電技術上取得了一定的成績，到1980年，我國的發電量達到了3006億度，是1949年的近70倍。

但這與同期世界先進水平差距極大：美國西屋公司（Westinghouse）1959年就制造出了首臺容量為31萬千瓦的超超臨界火力發電機組，蒸汽的壓力和溫度參數分別是：34.5MPa和649℃。

而我國此時火電技術還存在不少問題，主要有兩方面：

1.我國大容量火電發電設備安全性、可靠性低，我們是簡單在低容量機組基礎上進行放大，對大容量機組的一些關鍵技術還沒有掌握，自行設計缺乏必要的試驗數據和科學計算的根據。

2.我國大容量火力發電設備的經濟性能低，發電煤耗高于國外機組。

在改革開放前，我國電力需求缺口極大，全國長期處于缺電狀態，電力供應不足嚴重制約了經濟發展，因而從1973年開始又重新進口大容量的火力發電設備，但“買、買、買”畢竟不是長久之計。

第二階段（1980~2000），引進吸收

1960年代，我國開始自行研制20萬千瓦超高壓火電機組，從1964年開始設計到1979年鑒定定型共花了15年時間，其中設計2年、制造6年、安裝1年、完善化6年。而大量的電力設備需求，使得70年代中期，我國進口了不少成套火電設備。

這時期的突出矛盾是進口太貴，自研太慢。

在自研方面，我國在研究儲備、設計水平、材料體系、制造工藝等環節都很薄弱，自主設計新設備的難度很大。面對全面的落后，李鵬總理還是強調“電力工業發展必須立足于國內設備”！

1978年，高層和專家一致認為，引進技術可以縮短從研制到批量生產的時間，可以大大縮小同世界先進水平的差距，又可培養技術力量，為我國今后發展更大容量的發電機組，以及對原有國產30萬千瓦以下機組的技術改進都是十分必要的。

對于引進，我國并未好高騖遠選取最尖端技術，而是選取相對先進、技術成熟、價格也適度的技術。

1979年9月，一機部、電力部聯合提出了引進30萬千瓦、60萬千瓦火電機組制造技術的請示報告。1980年6月中旬，一機部邀請美國通用電氣公司、西屋電氣公司、燃燒工程公司、撥伯葛（B & W）公司，瑞士勃朗．鮑威利（BBC）公司，法國阿爾斯通（Alstom）公司6家外商同時來華談判（當然，這也是中國引進技術的成熟套路）。1980年9月9日和11月21日，一機部分別同美國西屋電氣和燃燒工程公司簽訂了汽輪發電機組鍋爐的技術轉讓和購買部分零部件合同。電力部同時從美國依柏斯庫工程公司引進了電站設計技術。

天佑中華的是，當時國際火電市場萎縮，各發電設備制造廠商都想在中國這個大市場上占領一席之地，我們充分利用了這一有利的市場條件，在技術引進的深度上，超過了傳統國際上技術轉讓只賣圖紙的程度：

1、外方向我方提供機組的制造技術應包括設計導則、設計圖紙和計算資料、計算機程序軟件、制造工藝和工裝圖紙、技術標準及質量控制方法、外購配套件供應商名單等。此外，外方還應負責對我方技術人員進行培訓。
2、為提高我方管理水平，外商應對我方廠級領導進行管理方面的培訓，對我方經銷人員進行經銷技術的培訓。
3、外商要對我方工廠技術改造和試制過程出現的技術問題，如國產材料和配套產品代用問題提供咨詢服務。
4、外方應提供工程系統設計技術、設備安裝調試和運行維修等方面的資料和有關人員的培訓。

外方提供的圖紙資料有薄膜底圖兩套、微縮膠卷兩套、技術資料四套、成熟的計算機程序（包括源程序、程序編制法、程序卡、計算公式、程序使用說明、有關常數和圖表等）176項。設計圖紙、標準手冊和主要的技術轉讓資料一式四份，哈爾濱、上海、東方三大發電設備制造集團公司各持一份，另一份存一機部陜西資料庫。

隨后，一機部統一協調安排：

1.30萬千瓦機組由上海電氣聯合公司負責，組織上海汽輪機廠、電機廠和鍋爐廠試制。
2.60萬千瓦機組由哈爾濱電站設備成套公司負責，組織哈爾濱汽輪機廠、電機廠和鍋爐廠試制。東方汽輪機廠、鍋爐廠和電機廠則進行協作配合。
3.30萬千瓦考核機組安裝于山東石橫電廠，60萬千瓦考核機組安裝于安徽平圩電廠。

整體的進展順利，30萬千瓦考核機組主機于1985年12月20日在上海試制完成，1987年6月30日在山東石橫電廠投入運行發電；60萬千瓦考核機組主機于1987年12月17日在哈爾濱試制完成，1989年11月4日在安徽平圩電廠投入運行發電。經考核試驗性能測定，30萬千瓦、30萬千瓦考核機組的各項指標都達到了技術輸出方的設計保證值。

1985年外國技術人員在元寶山發電廠

但是，為了盡快研制出第一臺考核機組，當時進口了約30%~50％的關鍵零部件及毛坯，第一臺考核機組的國產化率約40%。由于從美國購買了較多的零部件和毛坯，又致使30萬千瓦考核機組的售價高出國產30萬千瓦機組的兩倍以上。

于是，在“六五”、“七五”期間，明確了攻關總目標，機組的國產化率逐步提高，第二套達到68%，第三套已經超過75%，第四套達到80％以上，其中三大主機的國產化率達到85%~90%。機組的價格也降了下來，只有第一臺考核機組的一半。

通過持續15年的消化吸收、國產化和優化創新，終于孕育了豐碩的成果。30萬千瓦、60萬千瓦火電機組形成了批量生產能力，其技術經濟指標和安全可靠性，均達到了當時國際同類機組的先進水平。從20世紀90年代開始，引進型30萬千瓦、60萬千瓦火電設備成為我國發電設備企業的主要產品，30萬千瓦、60萬千瓦火電機組成為我國電網的主力機組。我國發電裝機容量也產生了巨大的跨越。

第三階段（2000年后），技術跟隨，齊頭并進

基于30萬千瓦、60萬千瓦火電技術的引時，在20世紀末，我國基本掌握了亞臨界火力發電技術，但同期國外最先進技術水平達到了超超臨界水平。

80年代后期，我國也開始關注超臨界火電機組的發展，并開始從國際上進口大容量超臨界機組。

1992年，首次進口的2臺60萬千瓦超臨界火電機組。
2000年前，又從俄羅斯進口了2臺30萬千瓦、2臺50萬千瓦、2臺80萬千瓦機組，從德國西門子公司進口了2臺90萬千瓦機組，從日本進口了2臺60萬千瓦機組。
到2000年底，我國進口的超臨界機組已投運12臺，總容量620萬千瓦，最長運行時間已近10年，積累了豐富的運行經驗，培養了一批掌握超臨界機組安裝、調試和運行的技術隊伍。
2002年，國家又確定華能集團河南沁北電廠一期兩臺60萬千瓦超臨界火電機組為國產首臺示范工程，這兩臺機組的蒸汽參數為24.2MPa566℃/566℃。

通過與外方幾個機組引進與合作，我國哈爾濱、上海、東方三大電氣集團開始自主設計60萬千瓦超臨界火電機組，2006年“十五”國家重大技術裝備研制項目"60萬千瓦超臨界火電機組成套設備研制"在京通過驗收。經西安熱工研究院和上海發電設備成套設計研究院測試，熱耗約為7528kJ/千瓦時，供電煤耗為293g/千瓦時，達到了國際先進水平。

60萬千瓦超臨界汽輪機

2003年，國家科技部將超超臨界機組的參數與容量的選擇列入“863”科技攻關課題。哈爾濱、上海、東方三大電站設備制造集團分別從日本三菱、法國阿爾斯通、德國西門子、日本日立等公司引進100萬千瓦超超臨界技術，并通過由國外公司保證性能和質量的合作方式，開始制造100萬千瓦級超超臨界機組。到2010年年底，國內三大電站設備制造集團承接的60萬千瓦級超臨界火電機組訂單已達200余臺，投運100余臺；承接和投標的60萬千瓦級超超臨界火電機組達76臺，投運30多臺；承接和投標的100萬千瓦級超超臨界機組94臺，已投運33臺，在建11臺。迄今，我國已成為世界上百萬千瓦超超臨界機組投入運行最多的國家之一。

第四階段，登頂世界之巔

我國在熱電技術上開始擁有了自主知識產權，在百萬千瓦超超臨界二次再熱發電技術——我們擁有完全的自主知識產權，完全自己制造，沒有依靠國外技術力量，也沒有西門子、阿爾斯通參與制造。

2015年9月，全球首臺百萬千瓦超超臨界二次再熱火電機組由上海電氣電站集團和中國能建華東電力設計院設計和制造，安裝在江蘇泰州發電廠建成投產。

機組發電效率達47.94%，比當今世界最好的二次再熱發電機組效率提高0.94%以上，比國內常規超超臨界一次再熱機組平均效率提高2.12%。
機組設計發電煤耗為256.2克/千瓦時，比當今世界最好水平低了5克/千瓦時，比常規百萬千瓦機組降低發電煤耗約10克/千瓦時。
煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度分別為4.58、20、36毫克每標準立方米。

這臺機組創造了發電效率最高、煤耗指標最低、環保指標最優等三項世界紀錄，成為世界領先的發電技術！

在火電發電技術上，中國用了近60年的時間實現了追趕，達到了世界最先進的水平！

2022年，我國宣布全面停止新建境外煤電項目，這一措施意外的得到了歐美的一致好評，如本文開頭所說的火電技術優勢，這一措施無疑給后發展中國家增加了工業化的難度。

而對于在風電、太陽能有巨大優勢的中國來說，卻是一個產業轉型的絕好機會！

本文主要參考了郭滿天SZ的《中國火力發電技術的追趕之路》。