宮晶堃,于渤,郝升賓

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

1 發(fā)電設(shè)備制造業(yè)技術(shù)變遷與軌跡分析

發(fā)電設(shè)備行業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,已經(jīng)形成了火電、水電、核電和新能源發(fā)電幾種主要形式。發(fā)電設(shè)備主要包括火力發(fā)電設(shè)備、水力發(fā)電設(shè)備、核能發(fā)電設(shè)備和新能源發(fā)電設(shè)備,因此,發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)主要包括 4方面,具體如圖 1所示。

圖1 發(fā)電設(shè)備制造業(yè)技術(shù)的構(gòu)成

1.1 火力發(fā)電技術(shù)變遷與軌跡分析

1.1.1 火力發(fā)電歷程

世界火力發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)共有百余家,包括汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、鍋爐,年生產(chǎn)能力約 1.4億 kW,主要集中在美國(guó)(通用電氣、西屋、燃燒工程公司、福斯特·惠勒等)、俄羅斯、日本 (日立、三菱、東芝等 )、德國(guó)(西門(mén)子)、瑞士(ABB)、法國(guó) (阿爾斯通)、英國(guó)、意大利(安薩爾多)等幾個(gè)工業(yè)大國(guó)。

19世紀(jì)以來(lái),汽輪機(jī)的發(fā)展就是在不斷提高安全可靠性、耐用性和保證運(yùn)行方便的基礎(chǔ)上,增大單機(jī)功率和提高裝置的熱經(jīng)濟(jì)性。汽輪機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了電力工業(yè)的發(fā)展,到20世紀(jì)初,電站汽輪機(jī)單機(jī)功率已達(dá)10MW。隨著電力應(yīng)用的日益廣泛,美國(guó)紐約等大城市的電站尖峰負(fù)荷在 20年代已接近 1000 MW,30年代初又出現(xiàn)了 165MW和 208MW的汽輪機(jī)。此后的經(jīng)濟(jì)衰退和第 2次世界大戰(zhàn)的爆發(fā),使汽輪機(jī)單機(jī)功率的增大處于停頓狀態(tài)。20世紀(jì) 50年代,隨著戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)發(fā)展,電力需求突飛猛進(jìn),單機(jī)功率又開(kāi)始不斷增大,陸續(xù)出現(xiàn)了325～600MW的大型汽輪機(jī);20世紀(jì) 60年代制成了 1000MW汽輪機(jī);20世紀(jì) 70年代,制成了 1300MW汽輪機(jī)?，F(xiàn)階段,許多國(guó)家常用的單機(jī)功率為 300～600MW。

近年來(lái),國(guó)外主要著眼于提高發(fā)電機(jī)組的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、負(fù)荷適應(yīng)性、強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)及自動(dòng)化水平等技術(shù)性能。20世紀(jì) 80年代以來(lái),火電設(shè)備進(jìn)入更高層次的發(fā)展時(shí)期,主要著眼于提高效率、降低污染、低耗能、低成本,機(jī)組向高參數(shù)、自動(dòng)化方向發(fā)展,單機(jī)容量大多為 600～800MW,也有不少 1000 MW機(jī)組,而目前大多為超超臨界機(jī)組。面對(duì)全球環(huán)境問(wèn)題的挑戰(zhàn),各國(guó)十分重視開(kāi)發(fā)和使用新的高效燃燒技術(shù),高溫燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),常壓、增壓循環(huán)流化床技術(shù)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。世界火力發(fā)電設(shè)備的發(fā)展情況如圖 2所示(汽輪機(jī)發(fā)展情況)。

圖2 世界火力發(fā)電設(shè)備(汽輪機(jī))發(fā)展散點(diǎn)圖

幾十年來(lái),我國(guó)發(fā)電設(shè)備經(jīng)歷了多次的升級(jí)換代,設(shè)備的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。20世紀(jì) 50年代初,我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)創(chuàng)建初期,上?；匾M(jìn)了原捷克斯洛伐克中壓 6～12MW火電機(jī)組制造技術(shù),哈爾濱從原蘇聯(lián)引進(jìn)了中壓 25～50MW火電機(jī)組制造技術(shù),奠定了我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的基礎(chǔ)。1966—1976年,是向大容量、高參數(shù)機(jī)組發(fā)展的時(shí)期,期間還為 300MW及以下機(jī)組的研制和 600MW機(jī)組的預(yù)研做了大量工作。東方電氣集團(tuán)公司于 1975年制成第 1套超高壓 200MW火電機(jī)組,同年又進(jìn)一步向開(kāi)發(fā)雙缸雙排氣 300MW機(jī)組攀登。上海電氣集團(tuán)公司于 1971年制成國(guó)內(nèi)第 1套亞臨界壓力 300MW機(jī)組。在這期間,我國(guó)火電設(shè)備制造技術(shù)逐步突破 20世紀(jì) 50年代原蘇聯(lián)和捷克的技術(shù),更廣泛地借鑒世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的新技術(shù),研究開(kāi)發(fā)更適合我國(guó)國(guó)情的新產(chǎn)品。

1976年至今,是大功率發(fā)電機(jī)組上等級(jí)、上水平的時(shí)期。首先是 100～300MW國(guó)產(chǎn)機(jī)組的完善化,1981年,引進(jìn)美國(guó)西屋電氣公司和燃料工程公司全套 300MW、600MW主機(jī)制造技術(shù)及購(gòu)買(mǎi)部分零部件。在消化引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)多年的共同努力,上海電氣集團(tuán)公司和哈爾濱電氣集團(tuán)公司先后制成引進(jìn)型亞臨界 300MW和 600MW火電機(jī)組各 1套。東方電氣集團(tuán)公司與日本伊藤忠商事株式會(huì)社/日立制作所株式會(huì)社于 20世紀(jì) 90年代初合作設(shè)計(jì)、生產(chǎn)臨界 600MW汽輪發(fā)電機(jī)組,并已有2套機(jī)組成功投入商業(yè)運(yùn)行。通過(guò)合作,東方電氣集團(tuán)公司全面掌握了日立公司具有當(dāng)今世界先進(jìn)水平的 600MW等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)。

近年來(lái),我國(guó)的火力發(fā)電水平大幅度提高。600 MW煤電機(jī)組成為我國(guó)新裝電力的主力機(jī)組,哈爾濱電氣集團(tuán)公司、上海電氣集團(tuán)公司、東方電氣集團(tuán)公司生產(chǎn)制造亞臨界 600MW機(jī)組 100多套,正在生產(chǎn)的超臨界 600MW煤電機(jī)組 100多臺(tái),超超臨界 1000MW煤電機(jī)組 4臺(tái),600MW空冷機(jī)組 50多臺(tái)。目前,我國(guó)第 1臺(tái) 1000MW超超臨界機(jī)組已經(jīng)投入運(yùn)行[1]。我國(guó)汽輪機(jī)發(fā)展里程見(jiàn)表 1。

表1 我國(guó)汽輪機(jī)發(fā)展歷程

1.1.2 火力發(fā)電技術(shù)軌跡分析

如果將汽輪機(jī)發(fā)展趨勢(shì)繪制成曲線(如圖 3所示,圖中 1代表 1955年,42代表 2002年),可以看到這是一條向上的 S曲線,符合技術(shù)范式的發(fā)展過(guò)程:存在突破性技術(shù)創(chuàng)新,也存在漸進(jìn)性技術(shù)創(chuàng)新。技術(shù)進(jìn)步是一個(gè)既連續(xù)又存在突變的過(guò)程,突變是一種非連續(xù),技術(shù)漸進(jìn)發(fā)展到某一程度就必然會(huì)導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展的飛躍。因此,技術(shù)進(jìn)步不僅僅局限在原有技術(shù)體系內(nèi)部,當(dāng)技術(shù)進(jìn)步偏離原有技術(shù)軌道或技術(shù)原理發(fā)生根本性變化時(shí),會(huì)導(dǎo)致技術(shù)進(jìn)步連續(xù)性的中斷,這時(shí)的技術(shù)進(jìn)步表現(xiàn)為一種非連續(xù)性,其根本特征就是技術(shù)體系的革命性突變,最終導(dǎo)致舊技術(shù)體系的衰落、接替于新技術(shù)體系的形成和發(fā)展[2]。

圖3 我國(guó)汽輪機(jī)(系列 1)發(fā)展柱狀圖

從技術(shù)角度上分析,在我國(guó)汽輪機(jī)的發(fā)展史上,除了傳統(tǒng)的技術(shù)外,采用的核心技術(shù)有以下幾種:雙水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷、氫外冷、空冷機(jī)、水氫冷卻機(jī)以及全氫冷機(jī)等,每一次新技術(shù)的研制開(kāi)發(fā)到最后投產(chǎn),都是一次技術(shù)的跨越,都是突破性的技術(shù)創(chuàng)新,為我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)能力和自主創(chuàng)新能力帶來(lái)了巨大的進(jìn)步,給行業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。以 1958年雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)的研制開(kāi)發(fā)為例,汽輪機(jī)的單機(jī)容量從 25MW達(dá)到了 50MW,這是以往的漸進(jìn)性創(chuàng)新所達(dá)不到的。分析認(rèn)為有以下幾點(diǎn)原因:

(1)技術(shù)角度。我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展,已引進(jìn)(前)蘇聯(lián)、捷克技術(shù),通過(guò)引進(jìn)消化吸收,上海電機(jī)廠、哈爾濱電機(jī)廠和其他一些發(fā)電設(shè)備制造廠初步形成了一定的自主開(kāi)發(fā)科研能力;同時(shí),哈爾濱大電機(jī)研究所的建成,更加促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)能力的積累和提升。

(2)政策角度。雙水內(nèi)冷汽輪機(jī)的研制成功是在國(guó)家“大躍進(jìn)”的號(hào)角聲中進(jìn)行的,國(guó)家對(duì)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)給予了極大的關(guān)注和重視,在政策和環(huán)境方面給予了很大的支持,這也是雙水內(nèi)冷汽輪機(jī)研制成功并投產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

(3)創(chuàng)新體系角度。形成了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的創(chuàng)新體系,有利于技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)生。首先是浙江大學(xué)電機(jī)系的教授提出了雙水內(nèi)冷的構(gòu)想,并進(jìn)行了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)通水模擬試驗(yàn),取得成功。接下來(lái),浙江大學(xué)電機(jī)系試制出 1臺(tái)由 125MW級(jí)提高到 600 MW級(jí)的雙水內(nèi)冷模型同步發(fā)電機(jī),與蕭山電機(jī)廠合作,制成了雙水內(nèi)冷汽輪機(jī)[3]。在高校里出科研成果,拿到企業(yè)進(jìn)行試制和生產(chǎn),集中各自的優(yōu)勢(shì)資源,實(shí)現(xiàn)最終的目的——技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合,這是實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)該建立的創(chuàng)新體系。

再?gòu)膯螜C(jī)容量上來(lái)分析我國(guó)汽輪機(jī)發(fā)展史上的技術(shù)跨越。按照發(fā)電機(jī)組蒸氣壓力和溫度參數(shù)的不同,可以把效率高的發(fā)電機(jī)組分為幾種:亞臨界發(fā)電機(jī)組、超臨界發(fā)電機(jī)組和超超臨界發(fā)電機(jī)組。在超臨界和超超臨界狀態(tài),水由液態(tài)直接變成氣態(tài),熱效率高。從普通級(jí)別的汽輪機(jī)到亞臨界汽輪機(jī)研制開(kāi)發(fā)成功花了 10年時(shí)間,從亞臨界到超臨界同樣也用了 10年時(shí)間,超超臨界技術(shù)是進(jìn)入 21世紀(jì)以來(lái)我國(guó)發(fā)電設(shè)備要攻破的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn),早已經(jīng)投入了大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行研究。

1.2 水力發(fā)電技術(shù)變遷與軌跡分析

1.2.1 水力發(fā)電歷程

國(guó)外水電技術(shù)發(fā)展在加強(qiáng)理論研究和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提高機(jī)組的各項(xiàng)技術(shù)性能,不斷增大機(jī)組的單機(jī)容量,電站建設(shè)向大容量、多品種發(fā)展。目前,世界上運(yùn)行和建設(shè)中的裝機(jī)容量在 1 000MW以上的電站有 50座,混流式機(jī)組單機(jī)容量不斷增大,1978年 700MW的大古力第 III電站水電機(jī)組和 1980年委內(nèi)瑞拉古里電站單機(jī)容量為 610MW機(jī)組相繼投產(chǎn),1985年巴西和巴拉圭合建的伊泰普電站單機(jī)容量為 700MW的巨型機(jī)組也投入運(yùn)行。模型水輪機(jī)最高效率超過(guò) 93%,真機(jī)保證效率高達(dá) 95%以上,發(fā)電機(jī)效率達(dá) 98%以上。這些機(jī)組集中反映了國(guó)外混流式水輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)。歸納起來(lái)有向大容量、大尺寸發(fā)展的趨勢(shì)[4]。

國(guó)外在發(fā)展大容量機(jī)組的同時(shí),還積極開(kāi)發(fā)抽水蓄能機(jī)組和貫流式機(jī)組。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、日本的抽水蓄能機(jī)組建成容量已達(dá) 2500MW左右,分別為常規(guī)水電機(jī)組總?cè)萘康?1/3左右。貫流式機(jī)組也得到發(fā)展,1977年,美國(guó)石島發(fā)電站投運(yùn)了 53MW的燈泡貫流式水電機(jī)組,1989年,日本日立公司為日本電源開(kāi)發(fā)公司只見(jiàn)水電站制造了當(dāng)時(shí)世界上最大的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組,出力為65.8MW。

我國(guó)在水電方面,幾十年來(lái)通過(guò)自行研制、國(guó)外合作、引進(jìn)技術(shù),以實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)中小水電產(chǎn)品到生產(chǎn)各類大型水電機(jī)組的轉(zhuǎn)變,產(chǎn)品得到了升級(jí)換代。葛洲壩 170MW、龍羊峽 320MW、李家峽 400MW、二灘 550MW等國(guó)產(chǎn)大型機(jī)組陸續(xù)成功投運(yùn),現(xiàn)正在合作制造三峽 700MW機(jī)組。我國(guó)已進(jìn)入水電機(jī)組制造世界先進(jìn)行列,目前水輪發(fā)電機(jī)組有混流式、轉(zhuǎn)槳式、沖擊式等幾種,用散點(diǎn)圖來(lái)描繪發(fā)展軌跡,如圖 4、圖 5、圖 6所示。

1.2.2 水力發(fā)電技術(shù)軌跡分析

技術(shù)存在一個(gè)生命周期:萌芽期、生長(zhǎng)期、成熟期、飽和期和衰落期,水輪發(fā)電機(jī)技術(shù)的發(fā)展符合技術(shù)范式。目前水力發(fā)電設(shè)備處于成熟期,尚未達(dá)到飽和期和衰落期。我國(guó)水力發(fā)電經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,已經(jīng)具備了一定規(guī)模,在我國(guó)發(fā)電設(shè)備行業(yè)中占據(jù)很重要的地位。

由圖 4、圖 5、圖 6可以看到,在 20世紀(jì) 80年代以前,水輪機(jī)的發(fā)展比較緩慢,存在漸進(jìn)性的技術(shù)創(chuàng)新,隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)電力的需求不斷激增,加之火力發(fā)電存在能源和環(huán)境問(wèn)題,在國(guó)家優(yōu)先發(fā)展水利的政策導(dǎo)引下,水力發(fā)電得到了很大的發(fā)展。龍羊峽電站混流式水輪發(fā)電機(jī)組是 20世紀(jì) 90年代前中國(guó)研制的單機(jī)容量最大的水電機(jī)組,由東方電機(jī)廠研制,1984年第 1套機(jī)組出廠,其中的轉(zhuǎn)輪是該廠自主創(chuàng)新的成果。由圖 4可以看出,在此次創(chuàng)新以后,混流式水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)入了高速的發(fā)展時(shí)期。近年來(lái),隨著三峽機(jī)組的成功投入生產(chǎn),一系列的水電機(jī)組也將陸續(xù)投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

在水力發(fā)電的發(fā)展過(guò)程中,政策和能源因素起到重大作用。政策對(duì)一項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有很大的催生和導(dǎo)向作用,當(dāng)政策對(duì)技術(shù)有利時(shí),技術(shù)就會(huì)得到快速發(fā)展。能源是當(dāng)今世界各國(guó)共同關(guān)注的問(wèn)題,能源危機(jī)提醒著人們要節(jié)約能源,傳統(tǒng)的火力發(fā)電依據(jù)煤、石油為主要燃料,不僅消耗大量原料還嚴(yán)重破壞環(huán)境,而水力發(fā)電利用的是水力這種清潔能源,所以得到大力倡導(dǎo)。

1.3 核能發(fā)電技術(shù)變遷與軌跡分析

1.3.1 核能發(fā)電歷程

核電作為一種安全、清潔的能源己被世界許多國(guó)家接受。當(dāng)前世界上已有 450多座核反應(yīng)堆電站并網(wǎng)發(fā)電,核電總裝機(jī)容量已達(dá) 3.5億 kW以上,約占世界發(fā)電總量的 17%。世界上依賴核電站提供電力占其總發(fā)電量達(dá) 25%的國(guó)家和地區(qū)共有 17個(gè),其中,立陶宛的核電比例最高,約占其總發(fā)電量的 87%,其次是法國(guó) 78%,比利時(shí) 51%。亞洲有些國(guó)家發(fā)展核電的速度也很快,日本 48座運(yùn)行中的核電站提供的發(fā)電量占其總發(fā)電量的 30%,計(jì)劃在未來(lái) 20年內(nèi)投入運(yùn)行大約有 40座核電站,將使日本的核電占總發(fā)電量的比例接近 40%,韓國(guó)己在運(yùn)行的 9座核電站為該國(guó)提供了 40%以上的電力[5]。西方國(guó)家正致力于核電技術(shù)的發(fā)展,在對(duì)現(xiàn)有核電技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí),開(kāi)發(fā)新一代非能動(dòng)先進(jìn)反應(yīng)堆。目標(biāo)是通過(guò)先進(jìn)堆的開(kāi)發(fā),進(jìn)一步提高核電的安全性、經(jīng)濟(jì)性,以降低造價(jià)并確保安全。目前,日本正在建設(shè)的 1 400MW機(jī)組屬于先進(jìn)堆機(jī)組。印度、中國(guó)臺(tái)灣省等發(fā)展中國(guó)家和地區(qū),也正致力于核電的發(fā)展。

我國(guó)研制核電汽輪發(fā)電機(jī)已有多年歷史。1987年,上海電機(jī)廠為秦山核電站研制成功 1臺(tái) 3 100 MW雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī),該機(jī)于 1991年 12月 15日投入運(yùn)行。1994年,上電為巴基斯坦的核電廠研制成功 3250MW雙水內(nèi)冷核電發(fā)電機(jī)。1999年,哈爾濱電機(jī)廠、上海電機(jī)廠在引進(jìn)西屋公司技術(shù)基礎(chǔ)上,為秦山核電站二期聯(lián)合設(shè)計(jì) 6500MW核電發(fā)電機(jī),該機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠制造,1999年出廠。“六五”、“七五”期間,國(guó)家撥款投資 1.5億元和 1億元,分別對(duì)哈爾濱電機(jī)廠和上海電機(jī)廠進(jìn)行了技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,目前兩廠都具備制造百萬(wàn)千瓦級(jí)核電汽輪發(fā)電機(jī)的能力。

1.3.2 核能發(fā)電技術(shù)軌跡分析

我國(guó)核能發(fā)電起步比較晚,目前在全國(guó)發(fā)電量中所占比例還很小(火電占 68.9%、水電占24.5%、核電占 0.6%)[6],但我國(guó)發(fā)電設(shè)備行業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到核能發(fā)電在發(fā)電設(shè)備行業(yè)中的重要地位并加大了研究和生產(chǎn)的力度。

圖7描繪了水電、火電、核電發(fā)展比較情況,這3種發(fā)電方式是我國(guó)發(fā)電行業(yè)的主要方式,20世紀(jì)80年代中期以后,3種發(fā)電設(shè)備都得到良好發(fā)展,尤其可以看到核能源發(fā)電業(yè)在快速攀升,表明國(guó)家和人們正在逐漸重新認(rèn)識(shí)核能,對(duì)其安全性、環(huán)保性和高效率有了清晰的認(rèn)識(shí),正在逐步接受和更多地采用核能。目前,我國(guó)核能發(fā)電所占比例較小,生產(chǎn)高壓級(jí)的核汽輪機(jī)的水平也欠缺,三大生產(chǎn)基地都致力于百萬(wàn)千瓦級(jí)的核汽輪機(jī)的研究,我國(guó)的核能源發(fā)電有很大的潛力。可見(jiàn),我國(guó)發(fā)電設(shè)備行業(yè)進(jìn)入了很好的發(fā)展期,我國(guó)發(fā)電設(shè)備行業(yè)要抓住這個(gè)良好的機(jī)遇,快速提升自己的競(jìng)爭(zhēng)力。

圖7 我國(guó)發(fā)電設(shè)備發(fā)展

1.4 新能源發(fā)電技術(shù)變遷

新能源發(fā)電主要是指風(fēng)力、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、海洋能發(fā)電等,對(duì)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)而言,應(yīng)高度重視風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)電是可再生能源,近年來(lái)發(fā)展迅速,全世界每年遞增 26%以上。為了降低單位千瓦造價(jià)及發(fā)電成本,世界各國(guó)競(jìng)相研制大功率的風(fēng)電機(jī),進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)及中間試驗(yàn),從 1978年到 1995年間已建成兆瓦級(jí)機(jī)組 25臺(tái)[7]。我國(guó)風(fēng)力資源豐富,主要集中分布于沿海和內(nèi)陸的新疆、內(nèi)蒙古、甘肅地區(qū),據(jù)估計(jì)全國(guó)可利用風(fēng)力資源為 2.54億 kW[8]。世界風(fēng)電與我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展情況具體如圖 8、圖 9所示。

圖8 世界風(fēng)電發(fā)展

1.5 發(fā)電設(shè)備制造業(yè)技術(shù)變遷總體情況

通過(guò)上述圖表與文字的描述分析,可以更加清晰地了解世界和我國(guó)發(fā)電設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r。

圖9 我國(guó)風(fēng)電發(fā)展

(1)發(fā)電設(shè)備行業(yè)存在 4種技術(shù)軌道:火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電和新能源發(fā)電。無(wú)論在哪種軌道下,發(fā)展的軌跡都是大容量、高效率、環(huán)保和節(jié)能這樣的創(chuàng)新軌道,是一條向上走的曲線。

(2)每種技術(shù)軌跡都符合技術(shù)的內(nèi)在邏輯,存在技術(shù)生命周期。形狀上基本呈現(xiàn) S曲線,但是曲線在不同時(shí)期呈現(xiàn)不同的形狀(漸進(jìn)的或突破的)。

(3)重大的技術(shù)創(chuàng)新在軌跡中表現(xiàn)為突破性的創(chuàng)新軌跡,它突破了原有的技術(shù)體系或技術(shù)范式,每一次技術(shù)創(chuàng)新都會(huì)為技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)新的成長(zhǎng)空間;漸進(jìn)性創(chuàng)新軌跡最常見(jiàn)的例子是技術(shù)革新,它沒(méi)有突破原有的技術(shù)體系或技術(shù)范式。

2 發(fā)電設(shè)備行業(yè)技術(shù)變遷影響因素分析

通過(guò)以上發(fā)電設(shè)備技術(shù)變遷的研究,可以看到,對(duì)于發(fā)電設(shè)備來(lái)說(shuō),其發(fā)展受到各方面因素的影響。

2.1 研究開(kāi)發(fā)投入

研發(fā)是形成企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力、領(lǐng)先市場(chǎng)、創(chuàng)造需求、贏得超額利潤(rùn)的關(guān)鍵,世界著名發(fā)電設(shè)備企業(yè)都高度重視研發(fā)工作。西門(mén)子公司每年研發(fā)投入都占銷售收入的 10%左右,而我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)的研發(fā)投入只占銷售收入的 2%～3%,這還主要是制造企業(yè)制造、設(shè)計(jì)等技術(shù)部門(mén)的費(fèi)用消耗,真正意義上投入到研發(fā)方面的資金微乎其微,造成技術(shù)創(chuàng)新能力弱、產(chǎn)品更新?lián)Q代慢。國(guó)外的發(fā)電設(shè)備單機(jī)容量已發(fā)展到 1000MW、1200MW、1300MW,技術(shù)上已有超臨界、超超臨界以及大型空冷技術(shù)、大型聯(lián)合循環(huán)技術(shù)、大型循環(huán)流化床、整體燃?xì)饣?lián)合循環(huán)、潔凈煤燃燒等,而我國(guó)在這些方面幾乎還是空白,自行制造的 600MW機(jī)組尚有不少困難和問(wèn)題。

產(chǎn)品更新?lián)Q代速度慢是顯而易見(jiàn)的。我國(guó)制造火電機(jī)組,到 20世紀(jì) 70年代才形成批量生產(chǎn) 200 MW機(jī)組的能力,20世紀(jì) 80年代末才形成批量生產(chǎn) 300MW機(jī)組的能力,600MW機(jī)組自 20世紀(jì) 90年代中期投運(yùn)以來(lái)尚未有較大的技術(shù)發(fā)展。國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組從研制和開(kāi)發(fā)到技術(shù)引進(jìn)、消化吸收和國(guó)產(chǎn)化形成批量,花了近 20年時(shí)間?？梢?jiàn),對(duì)于西門(mén)子、通用等國(guó)際上一流的發(fā)電設(shè)備制造商來(lái)說(shuō),多投入資金于研究開(kāi)發(fā)方面,就意味著戰(zhàn)略上和技術(shù)上領(lǐng)先,產(chǎn)品更新?lián)Q代快。

2.2 組織結(jié)構(gòu)

從國(guó)內(nèi)外比較來(lái)看,我國(guó)發(fā)電設(shè)備工業(yè)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模和企業(yè)布局等方面存在著不小差距,嚴(yán)重妨礙了我國(guó)整體實(shí)力的發(fā)揮和競(jìng)爭(zhēng)力的提高。從企業(yè)組織結(jié)構(gòu)方面看,通用電氣公司、西門(mén)子公司和日立公司等,都是從事包括發(fā)電設(shè)備業(yè)務(wù)在內(nèi)的十多個(gè)行業(yè)的巨型廠商,而發(fā)電設(shè)備制造業(yè)務(wù)是其中的一個(gè)事業(yè)部。他們可以根據(jù)世界發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)需求的變化趨勢(shì),重新配置資源,從總體上調(diào)整業(yè)務(wù)構(gòu)成。這些從電氣行業(yè)發(fā)展起來(lái)的商業(yè)巨人,已遠(yuǎn)不是傳統(tǒng)意義上的發(fā)電設(shè)備制造商了,如通用電氣公司和西門(mén)子公司,多年來(lái)營(yíng)業(yè)收入的主要來(lái)源都在金融服務(wù)業(yè)上,日立公司 1999年銷售收入的56%也是來(lái)源于信息電子產(chǎn)業(yè),而發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)只貢獻(xiàn)了 19%的銷售收入。從產(chǎn)出構(gòu)成上來(lái)看,除上海電氣集團(tuán)公司外,我國(guó)發(fā)電設(shè)備工業(yè)企業(yè)目前仍是單一從事發(fā)電設(shè)備業(yè)務(wù)的廠商。從國(guó)內(nèi)外發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)需求變化趨勢(shì)來(lái)看,這種結(jié)構(gòu)將不利于企業(yè)規(guī)避市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)、保持企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展。由此也使國(guó)內(nèi)公司在內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)設(shè)置和對(duì)內(nèi)部組織行為的協(xié)調(diào)等方面,與國(guó)內(nèi)外更先進(jìn)的企業(yè)相比存在較大差距。

2.3 生產(chǎn)力布局

我國(guó)發(fā)電設(shè)備工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)不合理,在生產(chǎn)能力上追求大而全,在一些共同的加工手段上重復(fù)投資,造成生產(chǎn)能力的大量閑置,生產(chǎn)資源浪費(fèi)嚴(yán)重。從企業(yè)布局來(lái)看,以東方電氣集團(tuán)公司為例,由于其所屬企業(yè)是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代建立起來(lái)的,按照“山、散、洞”的原則布點(diǎn)建廠,遠(yuǎn)離城市和交通干線,使有機(jī)聯(lián)系的原材料和產(chǎn)品運(yùn)輸成本增加,大型設(shè)備運(yùn)輸困難,制約了產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和升級(jí)換代。此外,從全國(guó)布局來(lái)看,分散程度較高。發(fā)電設(shè)備制造業(yè)是資金、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),生產(chǎn)集中度較高。歷年來(lái),哈爾濱、上海、四川三大基地加上北京(武漢)基地就占去了 90%以上的市場(chǎng)份額,與國(guó)際上該行業(yè)集中度水平相當(dāng)。但是,行業(yè)內(nèi)中小企業(yè)偏多,剩下不到 10%的市場(chǎng)由數(shù)十家各地企業(yè)去分,造成過(guò)度競(jìng)爭(zhēng),不利于全行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。在向社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時(shí)期,國(guó)有企業(yè)的經(jīng)營(yíng)者作為受托經(jīng)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)理人,既承受著巨大的風(fēng)險(xiǎn),也面臨著巨大的誘惑。

2.4 創(chuàng)新機(jī)制

目前,國(guó)有企業(yè)的問(wèn)題具體體現(xiàn)在資產(chǎn)管理體制、監(jiān)督機(jī)制、與所有者目標(biāo)兼容的激勵(lì)機(jī)制、企業(yè)的決策、執(zhí)行機(jī)制仍有待健全和完善,企業(yè)經(jīng)營(yíng)的好壞在很大程度上取決于企業(yè)家個(gè)人的政治素質(zhì)、業(yè)務(wù)能力、責(zé)任感和道德水平,而沒(méi)有形成由完善的制度推進(jìn)企業(yè)發(fā)展的機(jī)制。

首先,企業(yè)家行為的激勵(lì)機(jī)制不健全。一個(gè)有效的激勵(lì)機(jī)制應(yīng)該做到:使經(jīng)營(yíng)者安心工作;使經(jīng)營(yíng)者擔(dān)當(dāng)一定的風(fēng)險(xiǎn);使經(jīng)營(yíng)者追求企業(yè)的長(zhǎng)期效益及加強(qiáng)長(zhǎng)期盈利能力,而不會(huì)采取殺雞取卵式的短期行為;對(duì)有才能的經(jīng)營(yíng)者具有很大的吸引力;符合企業(yè)所有者的最大利益;清晰、公開(kāi)、量化、可兌現(xiàn)。激勵(lì)機(jī)制主要構(gòu)成部分是報(bào)酬激勵(lì),它一般應(yīng)由基本工資與基本福利、短期獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃、長(zhǎng)期獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃、特別福利和津貼等要素組成。有效的激勵(lì)機(jī)制能夠使企業(yè)所有者與經(jīng)營(yíng)者的利益一致起來(lái),使經(jīng)營(yíng)者能夠努力實(shí)現(xiàn)企業(yè)所有者的利益——企業(yè)價(jià)值的最大化,吸引最佳的經(jīng)營(yíng)人才,最大限度地調(diào)動(dòng)他們?yōu)槠髽I(yè)的發(fā)展竭盡全力的主觀能動(dòng)性。其次,企業(yè)家行為監(jiān)督和約束機(jī)制不健全。

因此,在企業(yè)經(jīng)營(yíng)者政治素質(zhì)、業(yè)務(wù)能力、責(zé)任感和道德水平較好的情況下,企業(yè)能得到穩(wěn)定的發(fā)展。但由于缺乏對(duì)決策所進(jìn)行的一系列客觀而及時(shí)的審核、監(jiān)察與分析,保守經(jīng)營(yíng)或過(guò)度冒險(xiǎn)的情況不能得到及時(shí)的糾正和制止,從而使企業(yè)失去發(fā)展機(jī)遇或蒙受巨大損失,極端情況下還可能出現(xiàn)侵吞國(guó)有資產(chǎn)、貪污腐敗和違法犯罪等現(xiàn)象,這些都危害企業(yè)的發(fā)展。

2.5 勞動(dòng)力市場(chǎng)

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和信息技術(shù)的發(fā)展,知識(shí)與發(fā)展的關(guān)系日益緊密,人力資本成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的最重要因素,人才成了企業(yè)爭(zhēng)奪的稀缺資源。我國(guó)加入 WTO后,有實(shí)力的跨國(guó)公司將進(jìn)一步大舉進(jìn)入。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,價(jià)格是資源配置的信號(hào)。目前,我國(guó)發(fā)電設(shè)備企業(yè)作為國(guó)有企業(yè)受到多種因素的制約,收入分配未完全體現(xiàn)勞動(dòng)力的市場(chǎng)價(jià)格,各類專業(yè)人才的收入遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在國(guó)內(nèi)外資企業(yè)中工作的同等人員的收入,人才有很大的流離動(dòng)力。目前,我們的各類人才已流進(jìn)了通用電氣、西門(mén)子、阿爾斯通等外資企業(yè),也流進(jìn)了其他收益更高行業(yè)的企業(yè)、其他所有制類型企業(yè)或國(guó)外。這造成了雙重的影響:一方面,本來(lái)就人才資源稀缺的企業(yè)加重了人才危機(jī);另一方面,這種現(xiàn)象可能對(duì)未流失人才產(chǎn)生不良的示范效應(yīng),減弱他們工作的積極性,降低企業(yè)的效率。

2.6 市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

我國(guó)發(fā)電設(shè)備制造業(yè)是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期建立起來(lái)的,受當(dāng)時(shí)財(cái)力和技術(shù)水平、管理水平的制約以及受備戰(zhàn)思想的指導(dǎo),在規(guī)模上偏小,布局也不合理,導(dǎo)致今天包袱過(guò)重和過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上講,發(fā)電設(shè)備是資金、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),美國(guó)只有通用和西屋 2家(西屋的常規(guī)發(fā)電設(shè)備業(yè)務(wù)已于 1997年底賣(mài)給了西門(mén)子),法國(guó)只有阿爾斯通 1家,德國(guó)只有西門(mén)子 1家。從整個(gè)行業(yè)全世界的生產(chǎn)集中度來(lái)看,1999年通用電氣、日立、西門(mén)子、ABB和阿爾斯通等就占了蒸汽發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)的 81%,ABB的常規(guī)發(fā)電設(shè)備業(yè)務(wù)亦賣(mài)給了阿爾斯通[10]。我國(guó)目前除了前述三大基地之外,其他汽輪機(jī)廠分散程度高、規(guī)模小、技術(shù)水平低、經(jīng)營(yíng)狀況不佳。

2.7 能源因素

2.7.1 世界能源狀況

(1)水力。據(jù)有關(guān)最新資料統(tǒng)計(jì),目前世界上已估算出的水電資源的理論蘊(yùn)藏量為 4×1013～5×1013(kW· h)/年,其中 13×1013～14×1013(kW·h)/年具有技術(shù)可開(kāi)發(fā)性。從理論上講,這種可以依賴當(dāng)今技術(shù)水平開(kāi)發(fā)的水電資源完全可以滿足當(dāng)前全球的用電需求,但在實(shí)際中并不是所有在技術(shù)上可以開(kāi)發(fā)的水電資源在經(jīng)濟(jì)上都是可行的。現(xiàn)在全世界水電裝機(jī)容量為 634 000萬(wàn) MW,年發(fā)電量為 24600億 kW·h,水電在全球供電總量中約占 18.5%,有 60多個(gè)國(guó)家為 50%以上,其中 18個(gè)國(guó)家達(dá) 90%以上。

(2)煤炭。煤炭是世界儲(chǔ)量最豐富的化石燃料。2000年末,世界煤炭探明可采儲(chǔ)量為 9.842×1015t,按目前生產(chǎn)速度可開(kāi)采 200多年。煤炭在世界發(fā)電燃料中的比重將從 1999年的 34%下降到2020年的 31%。

(3)石油。據(jù)有關(guān)國(guó)際機(jī)構(gòu)分析,全世界的石油儲(chǔ)量為 4860億 t,其中 1210億 t已經(jīng)開(kāi)采出來(lái),1600億 t已經(jīng)探明,還有 2050億 t有待探明。石油蘊(yùn)藏最豐富的地區(qū)是中東地區(qū),蘊(yùn)藏量為 1820億 t,占世界石油資源的 37%,第 2位的是獨(dú)聯(lián)體國(guó)家,北美地區(qū)只占世界石油資源的 9%。2000年世界石油開(kāi)采量為 37億 t,按照這個(gè)速度,目前探明的石油儲(chǔ)量還夠用 50年。當(dāng)然,每個(gè)國(guó)家的資源和消耗情況是不同的,如按發(fā)達(dá)國(guó)家的消耗量計(jì)算,己探明的石油儲(chǔ)量只夠用 9年。

綜上所述,世界能源資源中,石油已成為最緊缺的能源資源,就全世界而言可開(kāi)采年限只有幾十年。水電和地?zé)岚l(fā)電初建投資較高,但生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用較低,其還本期為:化石燃料和地?zé)岚l(fā)電 25年、核電30年、水電 60年。2.7.2 我國(guó)能源概況

(1)水力。1999年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒公布的資源蘊(yùn)藏量為 6.76億 kW,可開(kāi)發(fā)量為 3.79億 kW。已開(kāi)發(fā)發(fā)電量 1999年底為 0.7億 kW。

(2)煤。據(jù)中國(guó)第 2次煤田預(yù)測(cè)資料顯示,埋深在1 000m以下的淺層煤炭總資源量為 2.6×1012t。中國(guó)是世界上煤炭產(chǎn)量最多、增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家。1996年產(chǎn)煤炭 13.96億t,創(chuàng)歷史最高年產(chǎn)量記錄,占世界總產(chǎn)煤量 46.07億 t的 30%。1997年由于東南亞金融危機(jī)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響,煤炭產(chǎn)量下降到 13.73億 t,價(jià)格逐步升高。

(3)石油。根據(jù) 1993年全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià),中國(guó)陸上和沿海大陸架沉積盆地總面積約 550萬(wàn)km2,石油總資源量 940億 t,其中可采儲(chǔ)電量更少。

(4)天然氣。根據(jù) 1993年全國(guó)天然氣遠(yuǎn)景資源量的預(yù)測(cè),中國(guó)天然氣總資源量達(dá) 3.8×1013m3,1991—1995年間,中國(guó)天然氣產(chǎn)量從 160.73億 m3增加到 179.47億 m3,平均年增長(zhǎng)速度為 2.33%。

(5)風(fēng)能。理論可開(kāi)發(fā)總量為 3200GW,其中可利用的約為 253GW。中國(guó) 10m高度層的風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為 32.26億 kW,其中實(shí)際可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為 2.53億 kW。

從上述數(shù)據(jù)可以看出,世界水電資源只利用了18%,中國(guó)和世界的水利資源豐富,水電資源的開(kāi)發(fā)和利用市場(chǎng)是巨大的,開(kāi)發(fā)水電設(shè)備具有很大優(yōu)勢(shì),火電資源的開(kāi)發(fā)和利用市場(chǎng)已經(jīng)是非常有限的,其他能源資源的開(kāi)發(fā)和利用市場(chǎng)是非常有潛力的。

[1]史進(jìn)淵,楊宇.發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)可靠性技術(shù)研究的新進(jìn)展[J].動(dòng)力工程,2001(10):1377-1382.

[2]張國(guó)政,楊瑞海.技術(shù)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其模糊評(píng)判方法[J].科學(xué)進(jìn)步與對(duì)策,2002(5):8.

[3]中國(guó)電力百科全書(shū)編委會(huì).中國(guó)電力百科全書(shū):火力發(fā)電卷[M].北京:中國(guó)電力出版社,1985:434-456.

[4]邴鳳山.關(guān)于我國(guó)水電建設(shè)發(fā)展的幾點(diǎn)看法[J].中國(guó)電力,2003(9):21-26.

[5]黃偉.發(fā)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)應(yīng)對(duì)發(fā)展新機(jī)遇[J].國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作,2004(5):15-18.

[6]祝銘.開(kāi)發(fā)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的戰(zhàn)略及途徑分析[J].能源研究與信息,2001(3):165-174.

[7]伊枚.風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化癥結(jié)[J].機(jī)電信息,2003(14):18-20.

[8]劉家澄.關(guān)于風(fēng)電機(jī)國(guó)產(chǎn)化的幾個(gè)問(wèn)題[J].中國(guó)能源,2001(12):24-26.

[9]秦建明.我國(guó)電力建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電力建設(shè),1999(10):34.

[10]陸延昌.大力發(fā)展超臨界機(jī)組優(yōu)化火電結(jié)構(gòu)[J].中國(guó)電力,2000(1):25-27.