當前，我國在粉煤發電技術方面己具備獨立設計制造600℃超超臨界機組的能力，機組發電效率可超過45％，己達到國際先進水平，為了進一步提高超超臨界機組的能源利用效率，我國未來五年或更長時期內將嘗試和發展再熱溫度達到610℃或620℃的超超臨界機組、二次再熱超超臨界機組以及700℃超超臨界發電技術。面對越來越嚴格的環保要求，我國越來越多的“超低排放”火電機組也逐漸投入運行,為削減成本、提高經濟效益，多種污染物的一體化脫除技術將是未來發展趨勢，近年來，我國褐煤和準東煤等劣質煤的高效清潔發電技術得到了不斷提高，目前均有超臨界參數的機組投入運行，針對不同的煤質特性，開發和試驗600～1000MW等級機組并積累設計、運行經驗是未來發展趨勢。
1.超超臨界發電技術
近期（2～3年）再熱溫度達到610℃或620℃的超超臨界機組將陸續投產，探索出初步的運行經驗。適時開展再熱溫度達到610℃成620℃的超超臨界機組后評價工作,為后續再熱溫度6l0℃或620℃的超超臨界機組的有序發展奠定基礎。
2.二次再熱發電技術
從國內外火電行業技術發展趨勢看，自主開發大容量二次再熱超超臨界機組對我國燃煤機組實現更高的效率、更低的燃耗、降低減排和可持續發展具有重要作用，可使我國在高參數大容量機組方面徹底擺脫國外十知識產權束縛,實現火力發電技術及設備制造技術上的突破，達到世界領先水平，二次再熱發電技術的發展趨勢為在現有600℃高溫材料特性的基礎上，最大限度地發揮材料的高溫特性，根據鍋爐、汽輪機各種運行工礦對高溫部件的材料性能要求，確定合理的機組初參數及合適的機爐參數匹配原則，開發大容量二次再熱機組成套技術，驗證和形成具有自主知識產權的二次再熱發電機組關鍵技術。
3.700℃超超臨界發電技術
700℃超超臨界燃煤發電技術是目前國際正在開發的最先進的燃煤發電技術，伴隨著機組蒸汽參數的提高，可大幅度提升發電效率、降低溫室氣體與染物排放。與600℃超超臨界發電技術相比，700℃超超臨界燃煤發電率可提高至50％。每千瓦時供電煤耗可降低約36g，二氧化碳排放減少13％。建設700℃超越臨界燃煤發電工程將全面提升燃煤發電設備的設計和制造水平，帶動相關產業的發展，為裝備制造行業和火力發電企業帶來巨大的經濟效益，為電力行業的節能減排開辟新路徑，是我國實現節能減排國家目標的重要戰略舉措。近幾年應結合采用二次再熱、熱力系統優化等一系列新技術，為我國正在研發的700℃發電機組提供技術儲備。
4.超低排放污染物控制技術
隨著Hg和PM2.5加入排放污染物控制對象，火電行業的減排成本和壓力將提到空前的高度。多污染物一體化控制技術，是針對燃煤電廠燃燒后產生的粉塵（含PM2.5）、SOx、NOx、Hg和CO2等中的兩種或以上污染物進行一體化脫除的技術，是在同一個煙溫區間、同一套工藝裝置中脫除兩種或以上污染物，同時避免不同污染物之間的捕捉抑制和相互影響，從經濟上應比單污染物獨立分別脫除工藝的疊加投資更少、產出更高、綜合經濟效益更好。為削減成本，提高經濟效益，多污染物的一體化脫除技術的研究和試驗正得到世界各國的重視，開發和示范燃煤機組煙氣多污染物（SOx、NOx、Hg等）一體化脫除技術將會是我國燃煤電廠污染物控制技術的發展趨勢。
5.褐煤發電技術
根據國外發展經驗，結合我國內蒙古地區褐煤豐富但缺水的資源條件，我國燃褐煤發電機組的未來技術發展趨勢應為采用超（超）臨界參數、褐煤煤中取水發電技術、煙氣余熱回收等集成發電技術，使褐煤機組實現綜合提效，顯著提高褐煤機組的發電效率，節約水資源，降低煤耗并降低污染物排放，使褐煤機組煤耗、廠用電率及污染物的排放指標達到國際先進水平。滿足國家對建設內蒙古煤電基地建設，應“注重環保，高度節水，集成應用當今最先進技術，實現可持續發展”的要求。
6.準東煤發電技術
新疆準東煤儲量巨大，煤質燃燒特性好，合理開發利用準東地區煤炭資源，研究準東煤鍋爐燃燒技術，對保證準東煤電基地特高壓直流外送配套電源項目安全穩定運行具有重要意義。總體看，我國由于高鈉煤應用較少，仍未有一套在大容量機組上100％燃燒準東煤的可靠方案。今后需開展準東煤燃燒發電的進一步研究工作，重點措施應為：（1）深入開展準東煤燃燒、結渣和沾污等特性參數的基礎性研究工作，制定準東煤相應的評價指標和體系以及國內行業通行的準東煤鍋爐燃燒熱力指標選取范圍，指導鍋爐設計選型；（2）加強現役鍋爐摻燒準東煤的試驗研究工作，歸納和總結摻燒準東煤的技術和經驗，為大型鍋爐大比例摻燒或全燒準東煤提供技術支持和設計依據；同時應加快全燒準東煤燃燒技術的研究和相關技術的現場驗證工作，以保證鍋爐在全燒準東煤的條件下能夠安全穩定運行；（3）加快進行入爐煤提鈉技術的試燒試驗，根據試燒試驗最終成果，依托具體工程開展工程化應用研究工作，并在此基礎上進行工程化示范；（4）由于準東煤田煤源廣，各礦煤質成分不一，結焦和沾污程度不同，因此鍋爐型式不可能完全相同，具體工程鍋爐設計應根據各礦區煤的結焦、沾污特性進行分析研究，也可嘗試開發新爐型，如旋風研爐液態排渣技術。
7．無煙煤發電技術
“W”型火焰鍋爐燃用無煙煤時爐膛出口NOx濃度較高，一般在700~1000mg/Nm3，按成熟先進的SCR脫硝工藝的脫硝效率90％考慮，煙囪出口排放濃度在70～100mg/Nm3，難以滿足超低排放要求；同時燃用我國西南地區中、高硫無煙煤時高溫受熱面的高溫腐蝕也較為嚴重，限制了該爐型向更高的超超臨界參數方向發展。目前國內超超臨界“W”火焰鍋爐機組尚處于研發階段，不具備規模建設的條件，現階段無煙煤機組工程建設仍采用超臨界“W”火焰鍋爐，后續根據研發成果進一步論證后，適時開展超超臨界“W”火焰鍋爐機組的示范工作。鑒于我國西南地區無煙煤同時也是高硫煤，建議適時啟動高硫無煙煤超（超）臨界循環流化床鍋爐的研發和示范工作。
目前，CFB鍋爐較為成熟的容量為300MW。隨著白馬600MW超臨界CFB鍋爐示范工程的成功運行，我國已經具備大型CFB鍋爐的設計制造能力，但還不能滿足我國電力工業高效能源利用率和污染排放限制的需要。為此，充分利用循環流化床劣質燃料適用性的特點，開發和裝備與之適應的高參數600MW級超臨界及超超臨界CFB鍋爐提高能源轉換效率，同時結合近年我國在低床壓降節能型循環流化床開發時證實的提高可用率、降低廠用電的經驗以及在低成本污染控制方面的創新與突破，形成適應我國劣質煤坑口電站的先進發電設備是“十三五”期間乃至未來更長時期內我國CFB鍋爐清潔燃煤發電技術的總體發展方向。
“十三五”期間，我國電力工業應重點發展600MW級燃用劣質燃料，低成本，經濟排放控制技術的高效CFB鍋爐發電機組，加快660MW超超臨界CFB鍋爐的研制及工程示范，形成我國大容量高效環保型的CFB鍋爐系列產品。
1.加快燃用劣質燃料的300～600MW高效、低成本排放控制CFB鍋爐研制和工程應用
劣質燃料的一個重要特點是長距離運輸不經濟。因此，科學的方法是根據當地劣質燃料資源的儲量情況，建設適當容量的CFB鍋爐，以取得資源的最優利用效果。300MW亞臨界、600MW超臨界CFB鍋爐輔以低成本污染控制技術，對區域資源的適應性強，應用場合廣泛。
將已經得到工程證實的節能型超低排放循環流化床技術與大容量超臨界循環流化床相結合可以形成中國獨立知識產權的，技術、經濟、環保性能優異的劣質煤發電技術。相比亞臨界機組，600MW超臨界機組凈效率約可提高3％左右，供電煤耗可以降低約10g/kWh,每年節約標煤3.8萬t，減少CO2排放10.4萬t，節能降耗優勢明顯。結合改進的低床壓降循環流化床技術，可以在無運行成本條件下達到氮氧化物低于50mg/m3；低鈣硫比，半干法脫硫條件下達到二氧化硫低于l00mg/m3；廠用電可以達到同容量煤粉爐的水平。加之CFB鍋爐采用爐內脫硫后，可允許采用更低的排煙溫度，而不必擔心出現尾部受熱面出現低溫腐蝕問題，有利于進一步提高鍋爐熱效率。目前，我國燃用貧煤的600MW超臨界CFB鍋爐已成功投運，運行效果良好。在此基礎上，進一步將超臨界600MW CFB鍋爐與低床壓降節能型循環流化床技術并軌，可以在較短的時間內取得研發成果，開展工程示范，取得經驗后加以推廣應用。
2.開展600MW等級超超臨界循環流化床發電技術的自主研發和示范工程
白馬600MW超臨界循環流化床燃燒室水冷壁出口管間溫差最大不超過17℃，遠遠優于同容量煤粉爐。這證實循環流化床鍋爐進一步提高蒸汽參數是可行的。因此有必要“十三五”期間安排600MW等級超超臨界循環流化床工程示范，進一步提高循環流化床燃燒發電效率，保持我國在該領域的世界領先有必要。
在600MW超臨界循環流化床示范工程基礎上繼續提高發電效率，開展600MW等級超超臨界循環流化床示范工程是當前國內外循環流化床燃燒技術的大勢所趨。除了燃用劣質煤，洗中煤，煤泥等循環流化床傳統燃料之外，利用CFB鍋爐技術燃用褐煤，具有鍋爐燃燒效率高、燃料制備系統簡單可靠、爐內無結焦危險等優點，可以達到比同容量煤粉鍋爐更高的鍋爐熱效率，并且可以避免CFB燃用其他高灰分劣質燃料可能出現的爐內受熱面磨損、大量高溫灰渣的冷卻處理等技術難題，因此，大型CFB鍋爐是未來褐煤燃煤發電設備合理的技術選擇之一。
CFB鍋爐燃用褐煤，有其技術方面的特殊性。褐煤由于水分含量高，鍋爐相應的煙氣量將比同容量煙煤鍋爐增大15％左右，爐膛及相關設備尺寸相應增大，會帶來相應的一些技術問題；褐煤含灰量低，對CFB鍋爐爐內燃燒、流動、脫硫等過程都會有不同程度的影響，需要結合示范工程開展研究工作。
我國在無煙煤600MW超超“W”火焰煤粉爐技術開發上遇到了重大障礙，該技術在燃燒室水冷壁安全、燃燒效率、特別是NOx排放方面存在問題。循環流化床鍋爐燃燒無煙煤具有一定的優勢，四川白馬600MW超臨界循環流化床的成功則進一步給無煙煤高效低污染發電指出了新路。可以預計，600MW超越臨界無煙煤燃燒鍋爐可以從性能上全面超過600MW超“W”型火焰爐。
目前，國內外處于商業示范運營的六座IGCC電站主要采用E級與F級燃汽輪機，電站容量在20萬～30萬kw，供電效率能達到40％～43％，折合供電煤耗在286～307g/kWh,這些IGCC電站采用燃氣輪機的設計與生產年代較為久遠，在當今超超臨界機組大面積推廣的背景下，其性能優勢逐步喪失。進入21世紀以來，聯合循環發電技術在世界范圍內得到了迅猛發展，全球對燃氣輪機的需求量大增，國際燃氣輪機制造商都在投入大量的資金和技術，研發大功率、高參數、高性能的燃氣輪機，燃氣輪機技術又邁上了一個新臺階。GE與Siemens公司近年來研制出的H級燃氣輪機燃用天然氣時，單循環效率＞40％，聯合循環效率＞60%，新一代的F級燃氣輪機燃用天然氣時，單循環效率將近39％，聯合循環效率達到59％。
隨著我國自有干煤粉氣化爐技術的發展，干煤粉氣化爐在IGCC發電領域的性能優勢保證了IGCC供電效率的提升。
結合我國在天津IGCC電站設計、建造與運營過程中積累的經驗，集成先進的H級燃氣輪機與大容量干煤粉氣化爐的IGCC，供電效率能夠達到47％，折合供電煤耗低于261g/kWh，電站初投資也將隨著IGCC的大型化與批量化大為降低。此外，通過提高汽水循環參數，優化系統，引入新技術（低能耗制氧技術、燃料電池技術）等措施，IGCC性能進一步提高的潛力值得期待與關注。
整體煤氣化聯合循環（IGCC）發電技術發展趨勢主要為四個方面：
1．改進IGCC主要部件和系統的性能、提高可用率、降低成本
（1）發展單機功率更大、燃氣初溫更高、熱耗率更低的燃氣輪機，以它為核心來優化配置IGCC的各系統。根據美國ATS （Advanced Turbine Systems）計劃，目前世界上已經制造成功H型燃氣輪機，燃氣初溫均為1427℃，單循環效率＞40％，聯合循環效率＞60％。顯然，把它們改燒合成煤氣而組合成為IGCC時，IGCC的單機功率可以提高到500～550MW，供電效率有望達到50％，而比投資費用則能降低到1000～1200﹩/kW的水平。這種IGCC足以與目前最先進的超超臨界參數的常規燃煤電站競爭。
（2）當采用H型燃氣輪機來組成IGCC時，底循環汽輪機的主蒸汽參數就由目前的高壓、超高壓參數向亞臨界或超臨界參數方向發展。
（3）提高氣化爐的性能、運行可用率和可靠性。目前IGCC電站的運行可用率在很大程度上取決于氣化爐的可用率。在改善氣化爐的性能方面應特別側重于提高碳轉化率和冷煤氣效率。在改善運行可用率方面則應側重于提高高溫爐襯（磚）和噴嘴的使用壽命，合理地設計氣化爐的排渣系統。此外，還應增強氣化爐對煤種的適應性，探索不同煤種所宜選用的氣化爐類型。目前已有業績的Shell爐、GE-Texaco爐和Destec爐也仍需不斷改進。
（4）目前，在IGCC站使用深冷法制氧設備，這種設備價格高，制氧能量高。為了降低電站的廠用電耗率，以便提高IGCC的供電效率，各國研究人員對高溫離子膜（ITM）分離技術做了大量的研究。
（5）研究高溫條件下的除灰脫硫方法，這是今后簡化IGCC系統，提高IGCC性能并降低其比投資費用的一個重要方向。
（6）研究以空氣為氣化劑的氣化爐以及與其相應的IGCC系統。
2．進行CO2捕集
與CO2分離、捕集、封存技術相結合，滿足低碳經濟發展對于電力行業的要求，提高IGCC系統應對溫室氣體排放控制的競爭力。
3．發展IGCC融合化工原料合成的煤基多聯產IGCC電站
這種生產組合模式就是當今已被廣泛使用的以“合成氣園”為基礎的多聯產技術的生產概念。
4．集成多種先進技術
IGCC是由多種技術集成的系統，能夠利用多種先進技術使之不斷完善。煤氣化技術、煤氣凈化技術、燃氣輪機技術、汽輪機技術以及制氧技術等的發展都能為之發展提供有力的支撐。同時，IGCC工藝過程適合與其他技術進行集成，例如，燃料電池技術。
目前，國外燃氣輪機已從E、F級逐步向G/H級、J級方向發展，其聯合循環發電效率已超過60％，我國在引進100余臺以F級和E級為主的先進燃氣輪機聯合循環發電機組的基礎上，結合自主研發，在燃氣輪機設計、制造、燃燒等基礎領域取得了明顯進展，但相比發達國家仍存在巨大差距。大力發展燃氣輪機設計、高溫部件材料和制造、低污染穩定燃燒、高溫部件修復、分布式能源系統優化集成等核心技術是我國NGCC和分布式發電技術的未來發展戰略需求。
1．燃氣輪機的設計技術
未來重型燃氣輪機透平初溫將達到1700℃，其簡單循環和聯合循環效率分別為43％和63％。為了滿足先進燃氣輪機高負荷、高效率的發展要求，非定常設計體系（四維）以及全維設計體系將被廣泛采用。非定常設計技術可以實現更符合真實流動情況的非對稱因素設計、針對周期性因素的設計與優化、新氣動布局與流型設計。全維設計將同時考慮流道中葉片和其他部件真實三維流動情況以及非定常影響。
燃氣輪機設計技術涉及面較廣，涵蓋了燃氣輪機總體設計、壓氣機模化加減級、燃燒室設計、冷卻系統設計和透平冷卻葉片設計等技術。根據國外燃機技術的發展趨勢和我國技術發展現狀，我國應以提升設計能力、部件材料和制造技術為核心，堅持科學發展、需求牽引和繼承創新的設計體系建設總體思路。建立國家重型燃氣輪機試驗基地，進行重型燃氣輪機可靠性試驗、不同燃料長壽命試驗和大部件試驗，逐步形成和完善重型燃氣輪機設計、試驗驗證體系。結合國家重大專項，突破F級重型燃氣輪機關鍵設計技術，形成一整套整機與部件的氣動、結構、強度、燃燒、試驗和測試系統專業的設計和試驗規范，形成燃氣輪機的工程設計與試驗方法，建立和發展F級重型燃氣輪機研發設計體系。同時要鼓勵燃氣輪機學科前沿的探索性、前瞻性課題的基礎研究，力爭在燃氣輪機新概念、新方法、新技術的原始創新方面有所突破，實現G/H級重型燃氣輪機的自主創新與全面發展。
2．燃氣輪機的高溫部件材料及制造技術
目前，高溫部件金屬材料的使用溫度已接近極限，不可能滿足未來燃氣輪機透平葉片溫度不斷提高的設計要求。但是由于非金屬材料和制造成本高昂、關鍵技術尚未解決，在未來很長的一段時間里，燃氣輪機高溫部件材料仍然將以高溫合金為主。因此，未來燃氣輪機高溫部件材料及制造技術的發展重點是高溫合金和新型非金屬材料的設計及其制造技術。
一方面，隨著F級以上燃氣輪機的陸續投產，增加了對大尺寸定向、單晶葉片，以及輪盤鍛件和粉末冶金輪盤的需求，對于先進鎳基單晶高溫合金和粉末高溫合金的開發，以及新型高梯度定向凝固技術、大尺寸高溫合金鍛造和粉末冶金技術的開發將是未來高溫合金材料及制造技術的主要研究方向。另一方面，從目前國外應用現狀及發展前景來看，未來燃氣輪機高溫部件非金屬材料將以陶瓷基復合材料、金屬間化合物、C/C復合材料為主體。為適應未來重型燃氣輪機發展趨勢和提高我國重型燃氣輪機材料制造技術水平，我國須大力加強材料制造技術研究，具體為①加強大尺寸單晶高溫合金鑄件定向凝固技術研究，提高帶有復雜冷卻通道的大尺寸透平葉片（特別是單晶葉片）生產合格率：②加強新型耐高溫熱障涂層及其制備技術研發：③積極探索開發新型耐高溫基體材料，如，陶瓷基復合材料、金屬間化合物、C/C復合材料。
3．高效低污染穩定燃燒技術
污染物減排是NGCC和分布式能源發電技術必須面對的問題，高效低污染穩定燃燒技術可在保證燃燒穩定的同時大幅度降低氣輪機污染物的排放，達到減排的效果，是燃氣輪機燃燒室污染物排放控制的主要手段和方法。此外，高效低污染穩定燃燒技術也是未來制約燃氣輪機是否可投入商業運營的關鍵技術。其中，富燃/淬熄/貧燃燃燒、煙氣再循環燃燒、柔和燃燒、催化燃燒等新一代低污染燃燒技術將是未來燃氣輪機的發展和應用趨勢。
基于國內重型燃氣輪機燃燒技術的現狀，高效低污染穩定燃燒技術的研發應分為三個階段，包括低污染燃燒理論與機理研宄：分級預混低污染燃燒技術研究；貧燃預混、柔和燃燒、富燃/淬熄/貧燃燃燒等新一代低污染燃燒技術研究。第一階段的關鍵技術及難點在于燃氣輪機不同工作狀態下NOx、CO、UHC等污染物的生成機理和影響因素研究：第二階段的關鍵技術及難點在于分級預混燃燒火焰穩定技術和分級燃料噴嘴設計，目前，國外主要采用擴散燃燒作為燃機在啟機和低負荷時分級預混燃燒的火焰穩定技術，而駐渦燃燒等新一代火焰穩定技術仍處于研發階段，鑒于國內的研究基礎，該階段可通過大量燃料噴嘴實驗解決：第三階段的關鍵技術及難點在于新型低污染燃燒技術的研究基礎薄弱，無任何技術資料可供借鑒和參考，其可行的解決方案是集合全國燃機研發單位，各單位基于自己的研發基礎重點研發一項新型低污染燃燒技術，采取集中優勢力量逐個擊破的方針對新型低污染燃燒技術進行突破。
4．燃氣輪機高溫部件修復技術
隨著燃氣輪機機型的不斷更新升級，高溫部件修復技術將向H、G、J級燃氣輪機高溫部件修復技術方向發展，包括新型單晶高溫合金、稀土高溫合金和陶瓷基復合材料的損傷檢測和焊接工藝、冷卻通道改進和新型涂層工藝，修復工藝仍以熔焊或釬焊為主導，各修復技術及設備逐步趨于自動化、廉價化、規范化和標準化。
熱通道部件修復是一項復雜系統工程，涉及損傷評估、焊接修復、內孔道涂層重建、熱障涂層修復等工藝步驟。鑒于國內外燃氣輪機熱通道部件修復技術最新研究進展和現狀，我國應堅持“重點突破、從易到難、先基礎研究后工程應用”的原則，重點突破熱通道部件損傷評估、焊接修復和涂層重建等關鍵技術環節。由于各關鍵修復技術環節既獨立又互相關聯，不同部件或同一部件不同部位可能使用不同的修復工藝。為了早日實現燃氣輪機熱通道部件的全面國產化修復，具體對策和建議為：①先突破高溫部件損傷評估技術，后開展高溫部件焊接和涂層修復技術。其中，損傷評估技術是熱通道部件修復技術的研究基礎，也是熱通道部件壽命管理和檢修周期制定的關鍵，而焊接和涂層技術相對獨立，可并行開展：②先靜止部件后轉動部件，先低應力區后高應力區；③先系統開展關鍵技術環節基礎性研究，后開展工程應用研究，最后推廣形成熱通道部件修復規范和標準。
5．燃氣輪機分布式能源系統集成優化技術
隨著當今世界能源與環境危機的日益突出，與環境相容相協調是未來能源動力系統發展的必然要求和趨勢。多能源輸入與多產品輸出、化學能與物理能綜合梯級利用、污染物控制一體化是未來燃氣輪機分布式能源系統發展的主流方向和前沿課題。基于化學能與物理能綜合梯級利用原理的能量釋放機理、污染物控制與能量綜合利用一體化原理、多聯產和多能源互補等多功能耦合系統的集成機理將成為未來系統理論研究的主要內容。
隨著分布式能源系統朝著多能源互補及多聯產方向發展，系統的集成度將更高，優化設計難度將更大，對核心設備的性能要求也越高。因此，完善的系統集成理論和核心裝備的自主設計制造是未來我國分布式能源領域研究的重要內容。應當首先開展先進能量系統集成的理論研究，并逐步推進有市場前景示范項目建設，借助示范項目的推廣建設，逐步完善系統集成理論，并形成具有自主知識產權的能源裝備產業體系，消化吸收國外先進制造技術推動分布式能源產業發展。未來的能源動力系統將更加強調多學科交叉聯系與多領域合作，因此，開展能源、環境、化工等交叉學科間的基礎理論研究和人才培養，推進示范項目建設并提高裝備自主化是實現本技術方向突破發展瓶頸的關鍵。
目的，太陽能熱與燃煤電站互補發電技術已進入可研和工程示范階段，發展潛力較大，但要實現規模化應用，仍有許多問題有待研究解決，如尚無指導互補發電系統的通用設計壓則及運行調節方法，互補系統中關鍵設備的研發仍處于試驗階段等。
太陽能和燃煤互補發電技術在近期（2～3年）及中長期（5～10年）內的發展戰略需求和發展趨勢：
（1）實現變輻照時太陽能的高效轉化以及太陽能集熱品質與燃煤機組熱能品質的匹配，這是太陽能
與燃煤機組互補發電系統集成的核心，對互補發電系統動態熱力行為及響應規律的研究具有重要意義。
（2）著力研發太陽能熱與燃煤機組互補發電系統中的關鍵技術和設備如集熱系統中的槽式太陽能聚光器、高溫真空太陽集熱管、儲熱系統等，并爭取進行大規模商業化應用的檢驗。
（3）積極推進示范性電站的建設，積累國內對互補電站整體系統設計和系統集成的經驗，建立相關檢測體系和標準體系，帶動市場規模的擴大，推動相關產業建設。通過示范電站，一方面可為國內提供各種互補發電技術的技術驗證、裝備制造、產品驗證的平臺，積累建設經驗；另一方面，通過示范電站的建設為以后互補發電技術發展，乃至標桿式的上網電價的確立，提供可以借鑒的經驗和范例。
此外，未來5年內，太陽能與燃煤電站互補發電技術還應當發揮行業聯盟作用，形成產、學、研的研發及成果轉化體系，以太陽能光熱產業技術創新戰略聯盟為基礎，著力構建形成自主知識產權的創新體系，以此推動我國互補發電產業的健康、快速發展，建立互補發電技術高端人才培養體系，推動互補發電技術的規模化應用。
我國火電機組通過提高蒸汽參數、提高給水溫度、降低汽輪機排汽壓力，采用熱電聯供及煙氣余熱利用系統（低壓省煤器）等措施，機組綜合效率不斷提高。同時，國內汽輪機制造廠設計制造水平不斷提高，部分300MW亞臨界機組、600MW亞臨界機組和個別600MW超臨界機組汽輪機通流改造后節能效果明顯。但是，我國目前在役的千余臺300、600MW亞臨界機組和350、600MW超臨界機組，普遍存在汽輪機缸效率低和熱耗率高的問題，影響機組能耗指標。為實現國家煤電節能減排升級與改造行動計劃，火電機組節能降耗技術未來發展趨勢是機組實施汽輪機通流改造，并采用現有成熟先進的節能技術進行改造，實現深度節能降耗。利用現有成熟先進節能技術進行改造仍將是目前和未來燃煤機組改造的主流方向，主要采取的節能降耗措施包括汽輪機通流改造、供熱改造、彈性可調汽封、蜂窩汽封、刷式汽封、接觸式汽封、調節級噴嘴優化、循環水泵提效改造、真空系統節能改造、空冷島增容改造、熱力及疏水系統優化、前置泵改造、引風機與增壓風機合并改造、煙道優化改造、風機提效改造、低壓省煤器、泵風機變頻調節或雙速改造等。
1．熱電聯供
“十二五”以來，我國熱電聯供在理論研究和技術應用中均取得了長足進步。目前，在役的熱電聯供機組仍以抽汽式供熱為主，普遍存在供熱蒸汽參數高、損失大等問題，同時供熱管網設計參數偏高，極大制約了熱電聯供技術節能減排效益的發揮，應采取的對策和技術路線如下。
（1）300MW供熱汽輪機低抽汽參數設計與裝備制造。我國300MW供熱機組仍是未來較長時間內供熱的主力機組，但目前300MW等級供熱汽輪機設計抽汽參數一般在0.4MPa、溫度為250～270℃，遠高于一級熱網水實際所需要的90～120℃，造成了高品位能量的浪費。下一步工作中應繼續加大熱電聯供裝備研發，針對300MW等級供熱汽輪機，開展軸系穩定性研究和中低壓缸的優化設計，使中壓缸排汽壓力下降至0.3MPa左右，實現汽輪機抽汽與供熱熱網之間更為匹配的溫度對口、梯級利用．同時汽機廠及鍋爐廠聯合輔機廠、水泵廠等生產配套的節能產品，促進熱電聯供機組的健康可持續發展。
（2）基于低位能梯級利用的600MW機組供熱改造。我國已經啟動了600MW等級供熱機組建設，600MW汽輪機抽汽壓力高達0.9～1.1MPa、溫度達到340～360℃，遠高于一級熱網的供水溫度，造成高品位能的極大浪費，低壓缸排汽存在較大的冷源損失。針對600MW大型熱電聯供機組，應著重突破高品位抽汽的梯級利用技術。根據已有的相關專利技術，可以考慮為600MW汽輪機中壓缸抽汽設計并設置小汽輪機，通過小汽輪機的作功，降低抽汽壓力、回收部分可用能。目前，雙轉子高背壓供熱方案僅用于300MW機組，下一步工作中，應針對600MW汽輪機低壓缸進行優化設計和改造，發展600MW的低壓缸排汽參數安全提升技術，滿足供熱期大型汽輪機排汽低位能直接利用的需要，以大幅度減少高壓抽汽，提高機組的效率。
（3）大型熱電聯供機組調峰技術。我國北方集中采暖地區冬季供熱需求和電負荷需求矛盾突出，應采用多種手段，提高大型熱電聯供機組電力負荷調峰的能力。這些地區往往新能源裝機量占比較大，熱電聯供機組電力調峰改替也將利于電網吸納新能源發電。改變單一熱源的供熱模式，如在冬季用電負荷長期偏低的地區，為熱電聯供機組配置背壓機增加供熱量，背壓機在非供熱期停運，政策上給予補貼電量。在風電資源豐富的地區，為熱電聯供機組配置風電供熱鍋爐，利用供熱鍋爐的蓄熱能力，提高風電機組的利用小時數。在研發工作中，應加強探索和研發大容量蓄熱技術，發展薔熱式熱網加熱器技術，根據熱用戶負荷的時變規律和特點，實現大型熱電聯供機組的分段式產熱和集中式供熱。
（4）供熱參數的低品位化。我國供熱熱網目前仍沿用20世紀60年代參數，住建部制定的一級熱網供水標準為110～150℃；設計中常用的一級熱網供水溫度為120～130℃，大多數地區實際運行溫度100℃左右。隨著建筑節能技術的不斷進步，應積極開展與之相匹配的熱源、熱網和熱用戶全系統性能優化和能量的梯級利用研究。研究現有供熱系統由高溫供熱向低品位供熱轉變的可行技術方案。通過供熱熱源的低品位化，達到供熱熱源的深度節能，降低熱電聯供機組的供熱能耗。作為保障措施，需要探討制定并執行新的熱電聯供行業技術規范，進一步降低供熱熱網水溫度標準。
2．多聯產
在多聯產方面，我國科研工作者主要集中于應用基礎研究和一些工程技術問題上，提出了多種形式的多聯產系統，但在多聯產核心技術方面的研究與國外有較大差距，瓶要加強國際之間的合作與交流，同時也對一些關鍵技術開展獨立的理論與實驗研究，應采取的對策和主要技術路線如下。
（l）多聯產系統的生產流程與產品生產方式的創新研究。本技術方向分支主要技術包括合成氣化學成分和能量向多聯產產品合理轉化的系統集成技術、合成氣成分調整技術、新型產品生產方式、多聯供技術及低能耗CO2捕捉技術。多聯產系統的目標直指高熱力學性能、環境友好及經濟性能，因此，多聯，產系統的集成優化是長期發展趨勢。
（2）多聯產系統的優化與評價研究。多聯產系統的優化與評價研究方面應該開展的研宄課題有多聯產系統綜合評價與整體優化體系的模型構建、多聯產系統的大數據處理等，由于系統評價與優化需要較高的物理化學、數學與計算機素養，因此跨學科與跨領域合作是一個必然趨勢。
（3）多聯產系統的關鍵過程工藝開發與工業示范技術。多聯產系統的關鍵過程工藝開發作為多聯產系統最基礎也是最重要的部分，其最關鍵過程工藝為煤氣化技術。本技術方向分支主要依靠實驗為支撐，需要解決的關鍵技術及難點為煤氣化器的成分與能量合理轉化理論與實驗、氣化器設計與材料技術、空分技術、新型煤氣化氧載體開發等。
1．汽輪機制造技術
近期（2～3年）及中長期（5～10年）內的發展戰略需求和發展趨勢為：
（1）超超臨界汽輪機：主蒸汽參數28～31MPa/600℃，再熱蒸汽溫度620℃的一次再熱、二次再熱機組將批量化制造和投入運行，單軸汽輪機的單機容量可達到1200MW等級，雙軸汽輪機單機容量可達到1400MW等級，全轉速1400mm等級末級鋼制長葉片完成研制，汽輪機熱耗進一步降低，效率進一步提高。
（2）660～1000MW等級超超臨界一次或兩次可調供熱抽汽汽輪機將批量投入運行。
（3）1200MW等級超超臨界空冷汽輪機將完成研發并投入運行。
對于700℃等級超超臨界汽輪機技術的實現，難度遠大于從566℃等級到600℃、620℃等級超超臨界機組,目前高溫鎳基合金的研制雖然借用在燃氣輪機中有大量成熟經驗的鎳基合金材料，但用于汽輪機必須解決大尺寸鎳基高溫合金鑄鍛件研制、高溫材料部件的制造加工，以及減少材料消耗，降低制造成本的問題。大型鎳基合金鑄鍛件的研制及焊接技術將成為700℃汽輪機能否實現產業化的關鍵之一。以汽輪機的主要高溫部件。高中壓主汽調節閥、高中壓汽缸、高中壓轉子、及高溫葉片和高溫螺栓中技術難度最大的轉子為例，其主要的技術攻關項目有：
（1）大尺寸高溫合金材料研發。包括長時性能試驗及性能優化。
（2）大尺寸高溫合金鍛件研制。包括大型高溫合金冶煉、鑄錠、鍛造及熱處理等技術難題。
（3）大尺寸異種材料焊接技術研發。包括Ni一9％Cr、Ni—12％Cr轉子鍛件之間異種材料焊接、熱處理及無損檢測等技術難題。
根據歐盟AD700、日本AUSC、美國AD760及我國的700℃計劃，完成這些研究和試驗工作，用于產品的時間表至少在2026年之后，也就是說在近10年內應用鎳基合金的700℃汽輪機組尚不具備商業化應用條件。
2．鍋爐制造技術
在煤電技術向清潔高效方向發展的形勢下，發展更高參數、更清潔高效的大容量鍋爐技術勢在必行，蒸汽參數為700℃超超臨界機組、600～1000MW再熱蒸汽參數為610℃或620℃的高參數超超臨界技術、1200～1400MW大型超超臨界鍋爐技術、高參數新型循環流化床燃煤鍋爐、大規模整體煤氣化聯合循環發電關鍵單元技術及裝備等將成為未來的主要發展方向。
鍋爐制造技術未來5年重點發展目標：
（1）跟蹤國際上700℃先進超超臨界發電技術的發展動態，積極進行700℃鍋爐技術研發。包括600～1OOOMW鍋爐總體方案的研究，鍋爐本體關鍵部件設計技術及制造技術研究，進行700℃鍋爐關鍵部件的驗證試驗：在鍋爐用材方面，開展700℃、35MPa等級蒸汽溫度用材、焊接材料及焊接工藝試驗研究及應用試驗研究，進行相關新材料開發研究。
（2）開展600～1000MW等級超（超）臨界準東煤鍋爐設計開發、特種燃料鍋爐設計開發以及1000MW超超臨界“W”型火焰鍋爐研制。
（3）開展660～1000MW超超臨界循環流化床鍋爐研發。
應對氣候變化問題是我國發展的嚴峻挑戰，我國的獨特國情、以煤為主的能源結構和已經開展的CCUS示范項目所取得的經驗，表明發展CCUS技術具有關乎國家減排責任、煤炭可持續利用、中國能源企業國際競爭力等方面的多重意義。
在捕集技術領域，百萬噸級成套捕集技術已成為目前工業應用的主流，因此適合于大規模捕集工程且具備節能降耗特點的技術開發將是捕集技術發展的趨勢。在燃燒后捕集技術方面，降低吸收劑能耗以及降解損耗是技術革新的重點，同時需要結合工藝設備改進以及系統集成設計的優化，通過綜合手段降低捕集系統的能耗和成本。在燃燒前捕集技術方面，需提高系統各流程間集成耦合程度，優化CO2捕集材料和工藝的選擇。在富氧燃燒技術方面，應重點進行35MWt的富氧燃燒機組的長時間運行性能考核，總結系統運行與維護經驗，開發與之匹配的低能耗空分系統以降低系統附加能耗、空分-鍋爐-壓縮純化系統熱耦合優化技術、高效率CO2壓縮機等專用配套設備；建設百萬噸級富氧燃燒碳捕集示范項目，進行富氧燃燒鍋爐、低能耗空分、煙氣冷凝、CO2壓縮純化及一體化脫硫脫硝等關鍵技術驗證和系統運行優化研究。加強新一代富氧燃燒技術（增壓富氧燃燒技術與化學鏈燃燒技術）的基礎與放大研究。
CO2運輸方面，國外已經成熟，國內還沒有管網。開展區域性CO2源與利用及封存匯的普查，初步形成示范區域的管網規劃和優化設計、形成管材及設備選用導則，完善CO2管輸工藝，形成支撐CCUS全流程示范工程的百萬噸級輸送成套技術。
各種CO2利用技術發展水平相差較大，其中CO2強化采油技術國際上已達到商業應用水平，其潛在的利用規模和預期市場產值最大，選擇匯源匹配條件和地質蘊藏條件最好的油田進行技術示范將成為大規模CO2利用的主要發展方向，CO2驅替煤層氣和CO2強化采油是潛在的大規模CO2利用技術方向，對于地質條件的依賴性較強，需結合重點區域開展前驅替技術驗證。CO2化工利用技術相對成熟，而提高工藝路線的能量綜合利用效率是技術發展的核心，CO2生物利用最具可持續發展價值，提高CO2生物轉化效率和速率是提升減排容量的關鍵，將以高光效、低成本、廢水資源化利用為技術研發核心，以微藻代謝機理為基礎，在藻種技術、養殖技術、采收技術的低成本、產業化放大等方面尋求突破。
長期安全性是CO2地質封存的核心問題，鑒于地質條件的多樣性，需要進行多個工具有代表性的大規模地質封存示范，保障安全性的評價、檢測、調控、補救技術與監管體系將是技術示范的重點。在技術路線上，可將地質封存與利用結合起來，提高封存安全性和經濟性，例如將封存與采水結合，可以更好地控制地層壓力，減少當地水資源壓力，分離水溶性礦物質。
特別提示
以上資料整理自中國電機工程學會《動力與電氣工程學科發展報告（2015）》。
