最近，微信公号“能源观察”刊登了署名朱小令的文章, 题目是“一评： 外三电厂”创新“节能减排”与对“251观察”的质疑。 文章前的编者按写道：“笔者以理论为基础，事实为依据，学习应用辩证唯物主义方法，对相关质疑进行逻辑判断和综合分析，将陆续阐述自己的观点。”该编者按还“尖锐”指出：“燃煤电厂超低排放， 究竟是以经济效益换环保利益，还是以高能耗替代低能耗?251克/千瓦时能耗到底能不能实现?是不顾代价完成政治工程， 还是借助节能减排谋取私利?这篇分享自资深电力行业专家朱小令先生的文章，以求在探讨中寻求答案。”先不对“能源观察”编者按语和朱小令先生在其文章中所质疑的问题和他所给出的“结论”做出评论， 我们按照“能源观察”提出的“以理论为基础，事实为依据”和在“探讨中寻求答案”的原则， 针对朱小令先生质疑的问题， 专门走访了外三厂，也和一些业内的专家进行了探讨，认认真真做了一番调查研究。 下面，我们就按照朱先生文章中主要质疑的问题，一一给出我们调查研究结果所得到的答案。
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1 质疑的第一个问题是：外三不是理论与技术的创新
朱先生的文章说：火力发电企业属“技术密集型” 产业，当前火电机组提高实际运行经济性是有较大空间，经采取一系列措施综合改进之后，机组煤耗率是可以得到可观的下降。热能动力理论表明：煤耗率下降0.1g/kW•h就是很大的贡献，但确有不少在役机组经完善改进后煤耗率得到10g/kW•h左右的下降，而原基础理论并没有得到重大突破。恰恰表明，设备存在的问题比较多，所采取的一系列措施综合改进，仅仅是应用原基础理论，对原设备存在的缺陷进行消缺，并不是什么理论与技术创新。
根据我们调查， 关于外三不是理论与技术创新问题， 我们了解到以下的事实：
(1)至今上海外三厂已拥有数十项创新技术，截止到2015年7月，外三已获中国专利42项，其中发明专利12项。此外，还获得美国发明专利1项，欧盟发明专利1项。相当数量的专利还在申报之中。
(2)外三的“百万千瓦超超临界机组系统优化与节能减排关键技术”，获得了2011年度国家科技进步奖二等奖。包括在该课题中主要的创新技术有：1)固体颗粒侵蚀治理综合技术2)空预器接触式簇状全向柔性密封技术3)抽汽调频技术及汽轮机系统优化4)直流锅炉蒸汽加热启动和稳燃技术
(3)外三所有的这些创新，均是理论研究先行，取得突破后再进行技术研发，方案论证及物理和数学建模及仿真，确认后直接实施。到目前为止，成功率为100%。
(4)在先进行理论研究并取得突破，而后据此研发新技术方面较为典型的项目是上海市重点科技项目“理论研究的新突破——广义回热理论、广义回热系列技术的研发及成效”2014年1月8日，上海市科委主持召开了由秦裕琨院士领衔的专家组对外三厂的该上海市重点科技项目进行了评审验收，出具的验收意见和结论如下：
1)所提供的技术资料和报告完整，数据可靠。符合项目验收的要求。
2)该成果提出了“广义回热理论”，拓展为以水、风、煤等作为回热媒介的广义回热循环。基于该理论，研发并实施了以下四方面技术：(a)“可调式给水恒温回热技术——回热抽汽补充加热锅炉给水”在提高机组经济性同时，实现了SCR全负荷运行，脱硝系统投运率达到100%;(b)“送风回热技术——回热抽汽加热锅炉进风”在提高机组经济性同时，解决了空预器低温腐蚀问题;(c)“送粉回热技术——回热抽汽补充加热锅炉送粉”在提升机组经济性同时，提升锅炉煤种燃烧适应范围;(d)“节能型催化剂延寿技术——邻机抽汽回热启动系列技术”在节省机组启动能耗的同时，大大延长了催化剂寿命。
该项目投入运行后，经过检测，两台机组年平均供电标准煤耗达到276g/kWh，NOx年平均排放值达到25mg/m³，达到世界领先水平。外三应用这些技术使得外三的能耗和排放年年改善，现在外三的年平均供电煤耗为276克/千瓦时，外三的所有排放均低于国家燃气排放标准，达到世界领先的水平。
2 质疑的第二个问题是：世界上绝对不存在永动机
朱先生在文章中说：“能量守恒定律”在理论上没有突破之前，任何一个物理过程绝对不可能是“零能耗”。那么，外三电厂是通过什么理论或途径达到“零能耗脱硫”?该种提法有偷换概念之嫌。
根据我们的调查，朱小令先生在其文章中所引用的外三的PPT，其零能耗脱硫章节的中英文页面如下：
文中，对“零能耗脱硫”表达得很明确，外三说的“零能耗脱硫”技术的核心是：
1. 通过改进工艺和运行方式，使整个脱硫系统在额定工况下的耗电率降至0.8%以内;
2. 研发并加装了基于碳钢的脱硫烟气热能回收装置，并将这部分热量送回热力系统以替代汽轮机抽汽加热凝结水，减少汽轮机的热耗，从而平衡脱硫系统的能耗。而“零能耗脱硫”英文表达为the energy balanced FGD technology，即能量平衡的脱硫技术。因此“零能耗脱硫”的学术定义规范，说明得非常清晰，不应产生任何歧义。所以，明明外三所说的“零能耗脱硫”是通过降低脱硫系统的耗电率和对脱硫烟气热能的回收而平衡脱硫系统的能耗，相当于“零能耗”。 但朱先生却把外三的“零能耗脱硫”比喻为“永动机”。根据百度百科的定义：“永动机是一类所谓不需外界输入能源、能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外做功的机械。”该定义说明“永动机”的概念属发动机或动力机械范畴，与脱硫类的工业生产过程是两个概念。“零能耗”甚至“负能耗”的工业过程的概念早已有之。如对于冶金工业，就有“零能耗炼钢”和“负能耗炼钢”之说。根据百度百科，其定义如下：炼钢工序能耗=((炼钢能源消耗量+连铸轧钢能源消耗量)-回收能源数量)/(合格(连铸坯量+钢锭量))当消耗能量大于回收能量时，耗能为正值;消耗能量等于回收能量时，称为零能炼钢;消耗能量小于回收能量时，称为负能炼钢所以，尽管外三所说的“零能耗脱硫”与“永动机”风马牛不相及。
3 质疑的第三个问题是：采用纯凝式小机组带厂用电直接违背基本国策和国家能源政策。
朱先生的原文是：“采用纯凝式小机组代厂用电直接违背基本国策和国家能源政策，众所周知，其一、1000MW超超临界汽轮发电机组，无论汽轮机相对效率、循环效率、发电机效率、机械效率等，均比30MW的小汽轮发电机组高的多得多，采用这种方式降低厂用电率，是节能还是耗能，一目了然!其二，经过对国内不同设计院设计的4个电厂，已投产的6台同型号机组调查，若不采用小汽轮机带动引风机，厂用电率均在4%左右(额定工况)，按此核算，外三电厂的供电煤耗率要再升高2.3个百分点，而不是所言的272g/kW•h。实际上，一台机组大锅炉可以同时带一台大汽轮发电机和若干小汽轮发电机，这样按照外三电厂的逻辑，采用更大容量的小汽轮发电机组，火力发电厂厂用电率可为“0”~“负值”。
根据我们的调查， 首先，大锅炉不可以带任何小汽轮机。目前世界上火电厂的小汽轮机绝大多数都用于给水泵，少量用于汽动风机。仅外三用于变频发电。小汽轮机的汽源均为主汽轮机发过电的抽汽，其形式绝大部分为纯凝式，抽汽压力较多的采用1MPa，少量的有背压式甚至空冷式。该小汽轮机并不和锅炉构成热力循环，其可以看成主汽轮机的一个辅助汽缸，参与了整个大机组的热力循环。
由于大锅炉的主蒸汽压力远远高于用于小汽轮机的抽汽，其做功能力也远高于抽汽，若由大锅炉直接带小汽轮机，由于进入小汽轮机的主蒸汽的容积流量仅为低压抽汽的数十分之一甚至上百分之一，相当于小汽轮机的叶片要缩短至原长度的数十分之一，这样的小汽轮机根本就没法设计和制造，效率更无从谈起。此外，由于小汽轮机无法设计成再热汽轮机，其末级叶片的湿度将远超运行允许值。
其次，外三集中式变频总电源技术，具有显著的节能成效。上海地区煤电的调峰范围达40-100%，在低负荷时的辅机均处于低效运行工况，若能进行变速运行，其运行效率将大为改善。但传统的电子式大功率高电压变频技术，可靠性低，占地大，性价比较低。外三世界首创的集中式变频总电源技术，利用单独设置的转速可调的小汽轮机推动一个发电机，通过改变小汽轮机的转速，从而改变发电机输出的交流电的频率。这个发电机为连接在同一母线上的所有辅机提供变频动力电源。该技术不但解决了传统的电子式大功率高电压变频装置可靠性低的问题，而且参与变频运行的辅机总量大，可使火电厂中的一些高功率辅机诸如送风机、引风机，增压风机以及循泵、凝泵等都实现变频运行，节能成效远远超过前者。根据运行数据，该系统的应用，其辅机的平均节能相当于机组的煤耗下降约1克/千瓦时。当然，对于一次风机，磨煤机，脱硫浆液循环泵等辅机，其特性决定了只适宜工频运行。因变频电源绝对不可能与工频并列运行，变频小汽轮机的功率配置必须与所带载的辅机总负荷相匹配(外三变频机的汽轮机容量为21MW)。因此，根本就不存在厂用电率为零甚至为负的可能。
此外，变频小汽轮机为凝汽式，配置单独凝汽器。其汽源取自大汽轮机的中压缸排汽，相当于大汽轮机的一个低压缸，参与了主机的整个热力循环。这与可单独运行的小汽轮机是完全不同的两个概念，没有任何可比性。朱小令先生在《能源观察》网上发布的“一评：上海外三电厂“创新节能减排技术”及“251工程”质疑”一文中所贴的外三的PPT页面如下：
此PPT的页面中写得很清楚：“本集中式变频电源的小汽轮机为凝汽式，自带凝汽器。汽源取自主汽轮机抽汽”。根本不存在什么由大锅炉带小汽轮机。作为“汽轮机专家”的朱小令，不可能不懂大锅炉不能带小汽轮机这样的常识，也在明知外三的变频机用的是汽轮机抽汽，却去编造出“一台机组大锅炉可以同时带一台大汽轮发电机和若干小汽轮发电机，这样按照外三电厂的逻辑，采用更大容量的小汽轮发电机组，火力发电厂厂用电率可为“0”~“负值”的一个根本不存在的“故事”。
我们在调查中了解到，外三配置变频小汽轮机后，在额定工况下有7%的中压缸排汽进入变频小汽轮机，显著缓解了大汽轮机的低压缸排面积不足的问题，使大汽轮机的效率得到提高。而由于中压缸的排汽压力仅为0.6MPa，使小汽轮机具有较大的容积流量，其进汽叶片较长，缸效率与主汽轮机的低压缸相比仅低了2.1%，加上小发电机与大发电机的效率差，相当于整机效率下降0.07%。综上各项，变频总电源总共获得净收益相当于机组净效率提升0.67%。
因此，可以看出， 朱先生在其文章中所说的外三安装变频总电源后，“供电煤耗率要再升高2.3个百分点”(相当于煤耗上升6.348克/千瓦时)之说不知是如何计算出来的。试想，即使变频小汽轮机的21MW功率不去供辅机，全部损失掉，也不到机组1000MW的2.3%。
我们的调研还了解到，采用纯凝式小机组还包括汽动给水泵。以煤电为主的电网结构，汽动给水泵亦具有明显的节能成效。目前我国的大机组，除极个别外，绝大多数都配置了汽动给水泵并用作日常运行，而电动给水泵一般只做启动及备用。近来已有一种趋势，新建机组不再配电动泵。而国外却有不少中小型机组(一般<600MW)采用了电动给水泵作日常运行用，甚至有大汽轮发电机同轴直接驱动给水泵的案例，这其实与国情不同有关。大部分西方国家的煤电机组通常带基本负荷，低负荷运行概率低，因此辅机的低负荷节能的需求并不高。因此，采用系统简单的定速电动给水泵也就成了一种合理的选择。但我国的煤电在电网总装机容量中的占比超过70%，大幅调峰有其必然性。这使得电厂的定速辅机在低负荷下处于很不经济的运行状态，因此，大型辅机的变速和变频运行就成为一种优先选项。
确实而言，汽动给水泵小汽轮机的缸效率与大汽轮机的中、低压缸相比一般有几个百分点甚至有十个点的落差，但从全负荷考虑，其节能量还是大于汽缸效率差损失。这就能解释目前有不少电厂的个别大功率辅机加装了电子变频供电装置，虽然装置自身也要消耗8%—10%的功率，但就全负荷而言，还有不小的节电收益。不过，汽动引风机情况不同，主要是因为小汽轮机的效率对容量非常敏感，用于驱动风机的汽轮机，容量仅几千千瓦，缸效率很低，有的只有65%，与大汽轮机对应的85%—90%的汽缸效率相比有超过20%的效率差，虽然厂用电率降低了，但从能耗而言是亏的。当然，若使用背压式汽动引风机，其排汽用作对外供热则另当别论。但是，外三的集中式变频电源系统，相当于“一拖多”的广义风机(水泵)，与汽动给水泵的性质相同。由于汽轮机容量增大至21MW及选用较低的抽汽压力，使其进汽容积流量较大，进汽叶片长，故其缸效率仅比大汽轮机的低压缸的缸效率低了2.1%，因此，其全负荷的节能收益非常显著。
从上述分析可见，朱小令先生在其文章中说的“假若电价低于煤价或者调度方式改变为调度机组的上网电量，那么，现在采用小汽轮机驱动给水泵的机组，马上得将小汽轮机驱动给水泵，改造为电动给水泵。外三电厂“世界首创的火电厂变频总电源技术”可能又得再次进行改造。”之说是以汽动给水泵与集中变频技术并不节能为前提，而这一前提根本就不存在。此外，电价低于煤价的假设也是极其荒唐的。这就好比纺织厂的棉布销售价低于棉花价格，那谁还去织布?事实上，电价关乎民生，历来由政府监控，煤电联动就是政府出台的一项监管措施，可以使得从电力生产到电力消费链上各环节的利益分配趋向合理、均衡，避免在极端情况下市场杠杆自由调节可能出现的无序和大的波动。
4 质疑的第四个问题是：外三电厂提出的节能减排措施业内颇有争议
朱先生的文章说，在外高桥三厂所实施的节能减排措施和进一步提高汽轮机组初参数技术中，如：“采用一种高低位分轴布置的汽轮发电机专利技术”等，在业内颇有争议。业内早已有人就提出过许多质疑。
我们通过调研了解到了一些“业内”对外三创新技术的看法及与外三和冯伟忠的关系的情况，其中包括以下：
(1)到目前为止，国家级排名前7的发电集团，已有华润、神华、大唐、华电等4个发电集团公司与外三(申能能源科技公司)签订了技术合作协议，在其集团内推广外三的技术。这些集团在签约前均派出多层次和多批次的领导和专家前来外三进行详细考察和调研。目前，各个集团的技术推广工作正在有序推进。此外，国电集团在2009年就曾派出多批次的专家前来外三考察调研，给出了高度评价。而后由集团发了一个特急文件，要求在全集团推广外三技术。华能集团也已于去年派出专家团前来外三考察调研，而后提出一次性为其改造10台甚至20台600MW级大机组的提议，目前合作方式尚未达成一致。
(2)中国电力顾问集团(电力规划设计总院)于2009年4月，由总工程师带队，共47位专家前来外三，开展了为期两天，就设计优化和技术创新的考察调研，并给出了高度评价。
(3)2009年—2011年，由中国电力联合会认证中心对外三的年统计煤耗进行了核查认证，并颁发了认证证书。到目前为止，外三是我国唯一取得煤耗认证的电厂。
(4)2014年，经过电力规划总院评估，国家能源局对外三进行了多轮考察和调研后，向外三颁发了我国唯一的“国家节能减排示范基地”的金牌。
(5)2014年9月—11月，申能科技完成了对华润江苏铜山电厂1000MW超超临界机组移植外三7项技术的改造。性能试验及电厂统计表明，改造后，机组煤耗下降超过10克/千瓦时，远超7.5克/千瓦时的合同保证值。
(6)上海电力学院、华北电力大学、东南大学分别先后聘请冯伟忠先生为这三所大学的客座教授，清华大学聘请冯伟忠为工程硕士专业研究生联合指导教师。
(7)人民日报、中国电力报、中国工业报、上海文汇报、上海解放日报等媒体对外三和冯伟忠的事迹做过许多详细的宣传和报道。其中人民日报在2015年7月5日在头版上以“上海外三发电厂 煤耗全球最低”的标题报道了外三的先进事迹，该报道高度肯定了外三厂一系列的创新技术成果，包括被朱小令先生先捏造歪曲而后攻击的“零能耗脱硫系列技术”和“高低位分轴布置的汽轮发电机组设计技术”。
(8)就在朱小令先生连续在网上发表其捏造、歪曲和丑化外三和冯伟忠的“一评”和“二评”文章后，2015年7月18日、7月19日，中央电视台的新闻联播、焦点访谈专门报道了上海外高桥第三发电厂总经理冯伟忠破解燃煤“三高”之困，带领其团队， 通过创新，使外三的排放低于燃气排放标准，使其煤耗处于世界领先水平的事迹。
华润、神华、大唐、华电以及国电和华能等发电集团公司、中国电力顾问集团、中国电力联合会、国家能源局、上海电力学院、华北电力大学、东南大学和清华大学以及有关诸多媒体等算不算“业内”?当然，“外三电厂提出的节能减排措施业内颇有争议”，“业内早已有人就提出过许多质疑”是非常正常的事，完全应该也可以质疑，但质疑应该有最起码应具有科学的态度。
5 质疑的第五个问题是： 对“251工程”必要性的质疑
朱先生在其文章中说：“提高汽轮机组进汽初参数，其主要难点是受到高温材料和焊接技术制约。目前，在600℃的高温材料上，有的国产锅炉中的高温过热器材料仍依靠进口。更不要说700℃材料的技术研发。而在700℃超超临界燃煤发电技术上，目前欧洲、日本、美国虽然已经制定了自己的战略计划，尽管有的国家已取得最大成效，但是，由于持续的技术和资金压力，也已经进展缓慢或者停止。为什么技术先进的国家在700℃超超临界燃煤发电技术研究已经进展的情况之下，却放慢或者停止技术研发而不搞了呢?既然我们执意坚持要搞，高温材料是得从国外购买，还是全部由国产制造”?
我们发现，在朱先生所参考的外三的PPT中，对“251”技术描述得非常清楚：
外三PPT的第一段写道：“根据SIMENS所做的热平衡计算表明，若采用600℃等级蒸汽参数及二次再热，高/低位布置方案，其汽轮发电机的热耗水平相对目前一次再热常规布置方案可再下降5%。若再集成外三已成熟的节能创新技术，机组含脱硫、脱硝的净效率可达49%的划时代水平。若将来700℃材料成熟，机组净效率可进一步升至52%”。
我们通过调研了解到，所谓：“251”指的是“135万千瓦高低位双轴二次再热超超临界发电机组”，采用的是现有成熟的600℃材料，机组的设计供电煤耗可达到251克/千瓦时，折合净效率48.92%。由于采用高、低位布置设计，高温高压管道的长度可降至原长度的15%，极大地降低了散热和阻力损失，同时能使原管道造价太贵，性价比不高的二次再热技术的性价比得到极大地提升。因此，目前的“251”是在600℃材料的基础上达到的，虽然其48.92%的净效率已远超国外正在研发中的700℃技术的47%的期望净效率。
因我国目前的600℃级大口径高温蒸汽管道基本依靠进口，从2005年至今，进口量高达50多万吨，耗资700亿以上。若此项技术得以推广，可极大地降低此类物资的进口。
当然，如果将来的700℃材料开发成熟，不管是我们必须进口或我国可自主生产，高低位分轴布置技术可极大地降低超级镍基大口径蒸汽管道的使用量，从而可大大降低成本而打开了下一代700℃技术的发展瓶颈。待将来700℃材料成熟从而可采用700℃蒸汽参数时，其供电煤耗可进一步降至236克/千瓦时。至于朱小令先生“对“251工程”(即高低位分轴布置的汽轮发电机技术)必要性的质疑”并说打算“也申请个专利，把锅炉放到汽轮发电机组平台或零米层以下，汽轮发电机组同轴布置在同一运转平台上，同用一个集控室，管道、热控线缆等更短，比汽轮发电机组高、低位分轴布置还要好……”，这根本不是什么“质疑”，国家专利局是开放的，每个人都有权利去申请，没人拦着。不过需指出的是，由于技术和造价限制，到目前为止，上海最深的大直径基坑的开挖深度为38m，要将一个大型锅炉安装到零米以下70m—100m深度，且不论惊人的造价和运行安全问题，技术上还没有能力。其他不同地质地区的情况也类似。
对于高低位分轴布置的汽轮发电机专利技术，2011年1月，中国电力顾问集团组织专家(含西安热工研究院专家)对外三9号机(即分轴高低位布置1350MW两次再热超超临界机组)的汽轮机设计方案进行了评审，其综合评价为：“二次再热和双轴机组在世界上已有成功的运行经验，采用典型的并已有使用业绩的高、中、低压缸模块进行适当调整，组成1350MW二次再热双轴机组，使用现有的高温材料，可达到目前世界上超超临界机组发电效率的领先水平，技术方案先进，可行。”今年3月，受国家能源局委托，中国国际工程咨询公司对外三9号机的技术方案进行了专家评审，也给与了肯定的评价。而后能源局将其作为示范项目，委托电力规划院进行项目评估，目前，此项工作尚在进行中。我们还了解到，为了实现两次再热和更高参数的超超临界技术，为打开该技术发展的瓶颈，解决昂贵的蒸汽管道问题，国际发电装备业巨头西门子也曾尝试将整个汽轮发电机搬至锅炉上或者将锅炉横着放的创新设计，还申请了专利，但最终都失败了。因此，当他们看到“高低位分轴布置”设计方案时，非常肯定。其火力发电及产品业务 首席执行官罗兰.菲舍尔博士在其报告中称赞道：该技术能大大提高火力发电机组的净效率，是改革高污染发电行业成为低排放绿色产业的唯一机遇……西门子十分重视该技术，认为此技术是引领世界煤电继续发展的技术。如果这项技术成功实施，会使中国成为世界火力发电技术的领导者。
很显然，朱先生在其文中攻击“251”工程时，是在明知“251”工程是基于600℃材料的情况却明知故问，而后再加以抨击。
没有调查就没有发言权是做学问的底线，似乎朱小令先生从未到过外三，对外三的所有创新技术和达到的运行性能和水平似乎没有亲眼看过和亲身实地调查过，大概也没有和冯伟忠先生面对面的质疑和讨论过，当然，从其文章看，朱先生看过冯伟忠先生的一些文章、ppt和媒体的一些报道，但根据我们的调查的事实和朱先生文章的对比，我们认为朱先生对外三的创新技术理解还很狭隘。
近几年，中国政府授予外三“国家科技进步奖二等奖”;国家能源局授予外三“国家煤电节能减排示范基地”称号;多家大型发电公司和外三签订技术合作协议;四所著名大学聘请冯伟忠为客座教授或研究生联合导师。外三取得的成绩是有目共睹的，也是经得起考验的。
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