煤电是我们能源的家底，是要发挥托底作用的。一定要坚持走清洁、低碳发展的路子。立足“双碳”目标下，如何让这“家底”又厚实又硬气，进而在新型电力系统、新型能源体系构建中更好发挥“压舱石”作用，答案藏在华能650℃燃煤发电示范项目(以下简称“650℃示范项目”)长达14年的攻坚破壁之战中。
全球首台650℃燃煤发电示范项目——华能玉环电厂四期建设现场。耿涛/摄
踏荒拓界：直面全球高温材料困局
今年6月30日，盛夏时节，雄安新区专家汇聚。华能650℃燃煤发电示范项目技术方案评审会现场，以岳光溪、高翔两位中国工程院院士领衔的专家组仔细听取华能650℃示范项目技术方案汇报。他们的笔尖反复在厚厚的材料上勾画，每一笔都牵动着现场科研人员的心。
本次评审是一次对十余年产学研协同攻关成果的全面检验，也关系着这款国产核心材料——HT700系列高温合金材料能否顺利迈入工业化工程应用阶段。
在热力学中有一条规律：煤电机组主蒸汽温度每提升10℃，可提升机组发电效率约1个百分点，机组供电煤耗可降低约3克/千瓦时，煤电机组的综合性能将更上一层楼。
“别小看这3克的差距，对于一台百万千瓦的煤电机组，一年下来就能节省数万吨煤炭消耗，减少大量二氧化碳排放，具有较大的经济效益和环境效益。”650℃示范项目研发团队负责人、华能西安热工院首席专家袁勇说道。
回望全球煤电技术发展历程，过去30余年间，欧美日多国相继启动650℃等级以上超超临界发电研发计划，却受困于设计与制造工艺技术壁垒、大尺寸铸锻件成型困难、焊接缺陷难以管控等多重瓶颈，全部中途停滞，止步于商业化落地，全球650℃及以上高参数煤电技术长期陷入技术僵局。为了突破这一困局，中国华能主动扛起高水平科技自立自强使命责任，锚定高参数煤电关键高温材料研发战略“痛点”，率先布局国产铁镍基高温合金创新攻关之路，全力破解火电核心材料长期“造不出、买不来”的难题。
2012年起，中国华能以西安热工研究院为依托，联合35家上下游单位组建650℃高温材料创新联合体，涵盖科研院所、装备制造、管材生产、检验检测全链条。这一“链”串起了高校、科研单位、企业，有力缓解了过往“高校做理论、企业不敢动”的困境。示范项目各参与单位通力协作，相继攻克了棒坯精炼工艺、多规格无缝管热加工等10余项关键技术，为HT700系列高温合金材料走出实验室、完成产业化装备制造，并最终走向工程验证打下坚实基础。可以说，HT700系列高温合金材料的落地不仅是技术难题的攻克，更是发挥“新型举国体制”的生动注脚——技术专家为材料把关，确保理论高度；市场监管总局为应用开路，打破准入壁垒；制造企业在工程现场迭代升级，验证实战能力。这种“攥指成拳”的模式，走通了一条能源装备研发的新路径：一个项目撬动一整条产业链，让中国煤电装备在世界竞争中拥有了“独一份”的底气。
“华能650℃示范项目锅炉、汽轮机和项目整体设计方案总体合理可行，HT700系列高温合金材料研发与工程应用基础扎实，各项主要性能指标先进，标志着燃煤机组参数、效率以及煤耗迈上新台阶，是推动科技创新与产业创新深度融合的良好示范。”评审会上，与会院士与专家的高度评价更加坚定了创新联合体每一位参与者的信心。
执炬前行：素化设计破解成本桎梏
“试验停止，等炉温降下来，我就迫不及待钻进炉膛看情况，再出来时心率直接飙到一分钟140次，灌了盐水和糖水才缓过劲儿来。”650℃示范项目研发团队焊接技术攻关博士尹宏飞至今仍记得瑞金一期材料试验结束的瞬间。他直言，失败的感觉可比烫伤难受多了。
2015年，国内首座700℃高温材料验证试验平台在华能南京电厂建成，HT700系列高温合金材料迎来首次实机“大考”。可设计寿命达20万小时的新材料仅工作不到300小时就出现泄漏，一盆冷水直接浇在研发团队头上，在这条从“做出来”到“用起来”的路上，他们仿佛进入了黑暗时刻。
尹宏飞回忆说，那段时间用了所有检测手段、翻阅海量国内外文献，始终找不到失效根源，甚至自己都一度怀疑研发方向，短短数月体重骤降十余斤。
转机出现在第三次试验，团队终于揪出“隐形元凶”——焊接残余应力。HT700系列高温合金材料的膨胀系数远大于传统耐热钢，焊接后接头处积累了巨大的残余应力，这股力量就像被扭转的弹簧，始终别着一股劲儿，高温下材料硬度下降，应力就会将焊接接头撕出裂纹。
“这种失效模式在过去的金属加工领域从未出现过。”尹宏飞说，“症结找到了，解决方案随即明确，调整焊接工艺，优化热处理流程，消除残余应力。”
“明知山有虎，偏向虎山行”的韧劲源于650℃示范项目研发团队在材料研发之初就确立的初衷：HT700系列高温合金材料要想实现规模化商业应用，必须从源头上打破成本枷锁。
华能西安热工院高温材料开发研究所所长严靖博解释道：“高温合金研发，传统思路是往合金里掺加钴、钨、钼等贵金属提高耐高温性能，效果直接，但成本却居高不下。为了兼顾性能与经济性，650℃示范项目研发团队放弃“堆贵金属”的老路，创新采用“素化设计”，大幅减少稀缺贵金属使用，通过精准调配铬、镍等常规合金元素配比，用低成本配方实现等同、甚至更优的高温持久稳定性。
为全方位验证HT700系列高温合金材料长期运行可靠性，650℃示范项目团队先后在华能瑞金电厂、南京电厂和北京科技大学650℃超超临界蒸汽试验台等地开展多场景实炉考核。截至目前，各类高温持久性能累计试验时长突破900万小时，用海量试验数据筑牢了安全底线。正是在一次次技术“死磕”中，HT700系列高温合金材料通过了一场场“考验”，拿到了走向工程应用的“通行证”。
久久为功：浴火淬炼攻关示范机组
今年春节期间，650℃示范项目研发团队铸件攻关博士李沛没有回家，而是扎进位于四川的二重(德阳)重型装备有限公司铸造车间内，开展HT700C高压内缸浇铸。
车间内熔炼炉的轰鸣此起彼伏，外面不时传来鞭炮声，李沛屏息凝神地盯着车间内的屏幕，手心里全是汗，只见那条炽热的金属“河流”缓缓注入模具。
经过十几个小时的等待，当铸件被成功吊出且探伤检测一次性通过时，工作微信群里两个字——“成了!”让包括李沛在内的全体攻坚人员猛地攥拳向空中一挥，随后长长舒了一口气。
这场车间里的“守岁”成就了HT700系列高温合金材料工业生产的新突破。严靖博说，通过这种“跟产”模式，团队不仅完成了阀门壳体和汽缸等关键铸件的试制，固化了标准化定型工艺，还加速了全套构件批量投产，目前HT700系列高温合金材料关键部件已全面进入量产阶段。
HT700系列高温合金材料高温铸件生产现场。
2025年11月8日，世界首台650℃高效超超临界燃煤发电机组在华能玉环电厂完成首方混凝土浇筑，机组全面进入土建施工阶段，该机组设计主蒸汽压力达到35兆帕、主蒸汽和再热蒸汽温度均达650℃，设计供电煤耗不超过254克/千瓦时，发电效率超过50%。
“示范项目建成后将刷新世界火电机组最高参数、最低煤耗两项世界记录，大幅提升煤电清洁高效利用水平，为保障国家能源安全、助力实现‘双碳’目标提供重要支撑。”袁勇表示。
“对比当前主流600℃等级百万千瓦机组，示范项目度电煤耗可降低约10%，每年可节约标准煤约22.8万吨，减少二氧化碳排放约45万吨。”严靖博算了一笔节能减排账。
更亮眼的还有经济账：经成本核算，HT700系列高温合金材料成本控制在国外同等性能产品的一半以内，对应整台机组造价仅上浮不超过10%，项目投资回报优势显著。该材料技术不仅可以用在煤电产业，未来还可向航空航天、油气开采、高端石化等高温装备领域延伸推广，具备广阔跨界应用价值。
当前，全球主要经济体都在争夺下一代火电技术的制高点，在这场没有硝烟的战争中，谁能率先在“650℃机组高温用材”与“低成本制造”之间找到平衡，谁就能抢占千亿级高温合金材料市场的制高点。
从“无人区”的艰难探索到商业示范的正式展开，华能650℃燃煤发电示范项目长达14年的攻关破壁之路，每一步都走得不易。它的研发攻关是贯彻落实“加快建设新型能源体系”重要指示的创新实践，又充分彰显了社会主义制度集中力量办大事的显著优势。它标志着中国煤电不仅蹚出了一条“清洁、低碳、安全、高效”的高质量发展新路，更为全球能源转型贡献了宝贵的“中国方案”。示范项目的下一步或许还将影响中国能源装备能达到的新高度。向世界能源之巅进发，我们的科技攀登一直在路上。(来源：中国能源网)
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