為了填補哈爾濱“三大動力”這一全國最大的發電設備制造基地沒有亞臨界300 MW火電機組的空白，經原哈爾濱電站設備成套公司向國家申請，原機械工業部和水利電力部于1986年9月12日以(86)機電函聯字第1445號文‘關于哈爾濱地區三十萬千瓦火電機組設計方案的批復》批準哈爾濱動力設備股份有限公司（現名）開發亞臨界300 MW火電機組。
2、研制過程
2.1 300 MW火電機組技術準備階段(1986～1990年)
2.1.1容量等級
針對當時用戶有的要求上亞臨界300 MW、有的要求上亞臨界350 MW兩種方案，經過公司與電力部東北電力設計院進行全國范圍的調查，得出結論是上300 MW為佳。因為上300 MW比上350 MW輔機問題容易解決，而且從300 MW改為350 MW容易辦到，所以容量定為300 MW。
2.1.2容量匹配
機、爐、電三大主機之間容量匹配將影響電站總體最佳經濟性，如何使容量匹配合理，使機組既能在額定工況有較高的效率，又能在一定范圍內滿足電網負荷變動時要求機組具有一定的調峰能力，這是成套方案設計的關鍵問題。本項目在成套方案設計中，改進了過去200 MW大電機組容量匹配方式，采用國際上先進的容量匹配方式：汽輪機設計時把額定工況(300 MW)作為保證工況，而通流部分按105%額定功率設計，并且允許超壓到105%額定壓力下長期運行，此時機組能發110%額定功率，即機組最大功率為330 MW，鍋爐和發電機容量同時滿足額定功率和最大功率(超壓5%)的要求。
2.1.3參數選擇
(1)主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的選擇：本項目雖然是亞臨界參數機組，但考慮到電站長期運行的安全、材料的合理采購，采用了國際上多數同類機組的蒸汽溫度，540．±5℃為鍋爐出口蒸汽溫度，汽輪機進汽溫度為537℃，即溫降3℃比原來溫降5℃先進。
(2)主蒸汽壓力的選擇：對于亞臨界強制循環鍋爐主蒸汽壓力與國際通行的參數（鍋爐主蒸汽出口壓力為177 kg/cm2，汽輪機進汽壓力為170 kg/cm2) -致，但對于自然循環汽包爐采用國際上通行的壓力參數，涉及鍋爐安全問題，難度很大，當時國內沒有成熟經驗。但為了趕上國際先進水平，本項目經過嚴格計算和精心設計，對自然循環汽包爐同樣采用了上述壓力參數。
(3)發電機參數的選擇：由于引進的美國西屋電氣公司的發電機性能不是很先進，而我國發電機設計水平已經接近國際前沿，所以本項目發電機方案設計瞄準了國際先進水平：發電機額定功率300 MW，最大功率330 MW，發電機效率98.7%（高于引進技術的美國西屋公司發電機效率98.6%）。
2.1.4機型選擇
(1)汽輪機機型選擇：按照兩部的批復，
汽輪機保持美國西屋電氣公司的300 MW汽輪機機型（反動式）不變。但是由于西屋的汽輪機效率不算太好，而我們也掌握了國際上的先進技術，所以對通流部分進行了改進設計，目的是提高汽輪機效率。
(2)鍋爐爐型選擇：按照兩部的批復，哈爾濱300 MW亞臨界鍋爐除了引進美國燃燒工程公司的強制循環爐型以外，可以上自然循環汽包爐爐型，但為了取得出力、參數的一致，要求自然循環汽包爐爐型必須具有超壓5%的能力。本項目經過嚴格的科學計算、合理的結構設計、必要的試驗檢驗，完成了這一爐型的開發任務。
(3)發電機機型選擇：引進技術的美國西屋300 MW發電機性能不理想，效率偏低、結構復雜、重量偏大。按照兩部批復，必須予以改進。本項目采用了氣隙取氣、水一氫一氫冷卻方式，發電機效率設計值為98.7%。
2.2首批300 MW火電機組投產階段(1991～1997年電廠考核試驗結束)
機組成套方案設計完成并經兩部批準以后，公司首先與廣州珠江電廠和深圳媽灣電廠兩個用戶簽訂了供貨合同，使哈爾濱300 MW火電機組成套技術第一次轉換成成套商品，走向市場。這兩個電廠先后采購了8套300 MW機組，我們稱之為首批機組。
2.2.1 首批300 MW火電機組設計
(1)機組主要性能和技術指標見表。
(2)汽輪機性能參數
額定功率，300 MW;最大計算功率，326MW;主汽閥前額定壓力，16.67 MPa;主汽閥前額定汽溫，537℃；再熱閥前額定汽溫，537℃；凝汽器壓力，6.37 kPa;額定功率主蒸汽流量，911 t/h;最大保證工況熱耗，7 997kj/kWh。
(3)鍋爐性能參數
(4)發電機參數
額定功率，300MW;最大連續出力，330 MW:功率因數，0.85；額定電壓，20 kV:短路比，0.65;額定氫壓，0.3 MPa;額定頻率，50 Hz;額定轉速，3 000 r/min;瞬變電抗Xd，l9.6%；負序能力12，10%/22t 10 s：噪音水平，90 dB (A);電壓響應比>2.0。
2.2.2首批機組在電廠的運行效果和試驗結果
2.2.2.1運行效果
(1)機組投產以來，年等效可用系數都大于85%;
(2)機組能夠達到額定出力300 MW，連續穩定運行：
(3)機組具有良好的調節能力，負荷變動率可達每分鐘3%額定負荷；
(4)機組有良好的安全可靠性，能夠經受頻繁調峰的考驗，機組起、停、調峰性能好，振動水平和噪音水平可以控制在設計值內；
(5)機組具有良好的經濟性，廠用電可以控制在設計值5.2%以內；
(6)機組大修期可達4年；
(7)整個機組除熱控系統、旁路系統，應用戶要求的特殊閥門和特別重要的零、部件外，其余均采用國產設備，國產化率達到90%，性能滿足要求；
(8) 由于這8套機組是哈爾濱首批300 MW火電機組，主、輔機都還有不足之處，需要公司和工廠認真對待并加以改進。
2.2.2.2 試驗結果
(1)鍋爐性能試驗結果
a．鍋爐最大連續蒸發量為1029.8 t/h，達到了保證值1 025 t/h:
b．鍋爐效率試驗兩次測得的結果分別為92.57%和92.6%，達到保證值92.5%（低位發熱值）；
c．MCR工況下，空氣預熱器漏風試驗結果為：漏風率A側17.49%，B側8.89%，保證值為8%:
d． 無油助燃穩定運行最低負荷308 t/h，電廠接受這一指標合格；
e．鍋爐過熱蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度在保證值范圍540±5℃之內。
(2)汽輪機試驗結果
a．出力問題已經得到解決。6閥全開工況，不超壓時出力設計值為316.189 MW，改進后達到323.705MW;超壓5%工況出力設計值為330.719MW，改進后達到338.16MW。
b．熱耗降低，熱經濟性提高。5閥全開工況，改進后熱耗為7 999.2 kj/kWh;6閥全開工況，改進后熱耗為7 998 kj/kWh，300 MW出力時熱耗為l 910.7 kcal/kWh。
(3)汽輪發電機試驗結果
a．汽輪發電機性能考核的主要指標是出力問題，從汽輪機的試驗報告中得到結論，已經達到了最大出力330 MW (cos （cosθ=0.85)。
b．發電機效率在深圳媽灣發電總廠試驗中超過了設計值98.8%，比國家考核機組發電機效率98.6%還高。
c．哈爾濱電機廠還按照GB7064-86“汽輪發電機通用技術條件”的規定，按“七·五”科技攻關75-50-02-03要求進行了相應測試，得到了包括用戶在內的各方專家的認可。
2.2.3 首批機組與石橫電廠300 MW考核機組的比較
按照兩部批復，哈爾濱300 MW火電機組性能不能低于300 MW考核機組性能．
石橫電廠乙站1號汽輪機是上海汽輪機廠引進美國西屋電氣公司技術生產的第1臺機組（即國家考核機組），1987年7月12日正式投產。1988年對其進行了性能考核試驗，試驗結果如下：
(1)汽輪機試驗工況下的實際熱耗率
5閥全開8 465.37 kj/kWh;6閥全開8 397.80 kj/kWh。
經系統和參數修正后汽輪機熱耗率為8182.7 kj/kWh;經老化修正后的最終汽輪機熱耗率為8 096.0 kj/kWh。說明修正后的汽輪機熱耗率達到保證值l 930 kca/kWh（在測量誤差范圍內）。
(2)機組實際運行時的最大連續出力為315.853 MW，修正后的汽輪機最大出力可達326.411 MW，說明修正后的汽輪機達到了最大出力326MW。
而按前述，哈爾濱300 MW汽輪發電機最大出力338.16 MW，熱耗為1 910.7 kcal/kWh。說明哈爾濱300 MW汽輪機的性能高于國家考核機組的水平。
2.3 批量生產的300 MW火電機組的成套技術改進（1997～1999年）
2.3.1汽輪機技術改進
首批機組中汽輪機的設計是應用可控渦設計方法，采用了子午面型線噴嘴、靜葉反扭控制渦、部分彎扭靜葉片等新技術，但由于加工工藝誤差較大，影響了出力。對已出廠的汽輪機在現場對通流部分進行了修整：對未出廠的汽輪機在廠內對通流部分進行了修改，使汽輪機出力都達到了設計值。經現場實測，額定功率300 MW，最大功率330 MW;汽輪機熱耗為1910.7 kcal/kWh，超過了引進美國技術的國家考核機組水平。為進一步提高汽輪機效率，采用全三維設計準則，即把氣流流動按實際三維空間流動來編制設計程序，該程序由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司和中國科學院熱物理研究所聯合編制，并采用全三維工藝加工彎扭葉片。公司從美國引進3臺五軸四聯動葉片加工數控機床，兩臺已投入生產，一臺正在進貨，還有20臺單軸數控葉片加工機床，保證了葉片型線的加工精度。整個汽輪機高、中、低壓缸全部靜葉片和部分動葉片采用彎扭葉片。又對汽封結構進行改進，減少漏汽損失。經過這些改進，使汽輪機熱耗降低到1 875 kcal/kWh（投標保證值），大大提高了汽輪機效率，達到了國際先進水平。
2.3,2鍋爐技術改進
首批機組經電廠運行和試驗檢測以后，鍋爐效率達到92.5%，為了進一步提高效率，采用了新型燃燒器，提出了新的配風參數，能使鍋爐效率達到93%（煙煤、低位），為當前國際先進水平。由于首批機組中空氣預熱器漏風率稍偏大，對預熱器漏風進行了改進，主要是對漏風控制系統進行了較大改進，并且采用了雙密封結構，使預熱器漏風率達到了設計值。經鐵蛉電廠、德州電廠、哈三電廠對空氣預熱器的試驗檢測，改進后的空氣預熱器的漏風率在6%k右，低于7.5%設計保證值。
哈爾濱鍋爐廠有限責任公司除了亞臨界煙煤300 MW鍋爐以外，還開發了無煙煤、貧煤、褐煤等爐型，擴大了煤種適用范圍，而且技術性能和參數都達到了國際先進水平。
2.3.3發電機技術改進
首批機組經電廠運行和試驗檢測以后，發電機性能完全達到設計值。但為了擴大發電機的通用性，又對發電機的結構進行了新的方案設計，使發電機額定功率可以達到350 MW，最大功率可達到380 MW，還增加了轉子用銅量，使發電機效率達到98.92%。
3、項目的技術進步點
3.1鍋爐技術進步點
(1)編制了適用于亞臨界參數的水循環計算標準。為防止亞臨界參數下水冷壁傳熱惡化，出現停滯、倒流、核態沸騰等不安全工況，必須進行精確的水循環計算，要用電子計算機對每個回路、甚至每根管子的熱負荷特性、流量分配、回路阻力及DNB進行校核，哈爾濱鍋爐廠有限責任公司編制了這個新的水循環計算標準，解決了上述問題。經過計算，最大負荷時總循環倍率為4.4左右，考慮到汽包凝汽率后的實際循環倍率約為3.5，各回路重量流速為11000～1200 m/s。
(2)水冷壁采用內螺紋管。加大水冷壁管徑．采用較大的下降管引出管與上升管間的截面比。
(3)增加汽包長度和汽水分離器數量，
采用美國燃燒工程公司先進的汽水分離器。
采取以上措施后，鍋爐在額定工況下汽包壓力可以達到190 kg/cm2，機組電負荷為300 MW;并可以超壓5%，即汽包壓力可以達到200kg/cm2，機組電負荷為330 MW。這是目前世界上自然循環鍋爐汽包壓力的最高值，使其具有與國際上同類機組完全相同的出力、參數和性能。該性能的亞臨界300MW自然循環汽包爐在國內是首次采用的。
三門峽富通新能源銷售的生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，如下所示：
3.2汽輪機技術進步點哈爾濱300 MW汽輪機設計采用可控渦設計方法，使汽輪機熱耗達到1 910.7 kcal/kWh，又采用全三維設計方法、全三維工藝、全三維葉片使汽輪機熱耗降低到1875 kcal/kWh（投標保證值）。這兩種先進的設計方法都是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司自己開發的。
3.3發電機技術進步點
定子繞組改為水內冷、轉子氣隙取氣通風方式，即水一氫一氫冷卻方式，降低了定子繞組溫升。定予繞組由單支路改為雙支路，降低了每根線棒的電動力，改善了電磁參數，使結構大大簡化，擴大了容量范圍，最大出力為330MW，略做改進額定出力可達350 MW，最大出力可達380 MW，轉子用銅量由4.9 t增加到6.5 t，使發電機效率從98.7%提高到98.92%。
4、項目的應用、推廣情況
300 MW火電機組已經獲得廣泛應用，截止1999年年底，鍋爐已簽訂合同53臺，投入運行32臺；汽輪機已簽訂合同48臺，投入運行30臺；發電機已簽訂合同52臺，投入運行34臺。隨著國家電力工業的發展，特別是國家開發西部戰略的實施以及外國公司與中國公司合作機會的增加，300 MW火電機組繼續推廣應用的前景樂觀。
為了進一步推廣應用，公司將在經營上加大力度，瞄準國際市場，盡快把哈爾濱的300 MW火電機組成套地推向國際市場，為國家做出更大貢獻。
5、結論
綜上所述，哈爾濱300 MW火電機組是在引進技術基礎上自主、優化開發的，技術有較多創新，是采用國際標準的高新技術成果。三大主機性能達到了機械工業部、水利電力部下達的性能指標要求，高于引進技術考核機組水平，達到了國際90年代先進水平。
輔機配套立足于國內，輔機性能滿足運行要求，國產化率達到90%。
哈爾濱300MW火電機組（成套技術）已經推廣應用，形成批量生產，成為國家電力工業中的主力機組及哈爾濱電站行業主導產品，為國家、為地區、為公司、為工廠取得了巨大的經濟效益和社會效益。哈爾濱300 MW火電機組成套技術、成套商品、成套工程的開發是成功的。
