中国储能网讯：12月20日，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组在贵州六盘水首钢水城钢铁（集团）有限责任公司成功商运。

这是全球首个超临界二氧化碳余热发电技术“超碳一号”示范工程，有助于突破世界范围内中小功率规模、中高温热源高效利用的技术瓶颈，其商运也意味着超临界二氧化碳发电技术首次从实验室走向商业落地，并转向政产学研用结合的技术创新体系，具有里程碑意义。

正式商运现场 宁宁 摄

“超碳一号”示范工程是中核集团中国核动力研究设计院（简称“核动力院”）与济钢集团国际工程技术有限公司（简称“济钢国际”）、首钢水城钢铁（集团）有限责任公司共同推进的全球首套2×15兆瓦超临界二氧化碳烧结余热发电项目。相比现役烧结余热蒸汽发电技术，“超碳一号”的发电效率提升85%以上，净发电量提升50%以上，相当于每年多发7000万度电。同时，由于系统简化、设备减少、运维便利，场地需求减小50%。

正式商运现场 宁宁 摄

何为超临界二氧化碳？

我们知道，水有固体、液体以及气体三种相态。随着环境的温度和压力升高，液、气两相界面消失的状态点就叫临界点，物质超过该临界点后的状态即为超临界态。与水相似，二氧化碳也存在超临界态。“当二氧化碳温度超过31℃，压力升高至73个大气压以上，二氧化碳就会进入超临界状态。”总设计师黄彦平说。

此时，二氧化碳既不是气体也不是液体，却兼具两者的优点，像液体一样具有高密度，又像气体一样具有低黏性、易压缩。经过国内外大量研究，科学家们认为，处于超临界状态的二氧化碳是发电的“天选之子”——相比水，它的“力气”更大，做功能力更强，这也正是它高效搬运能量的基础。

“可将超临界二氧化碳看作能量搬运‘超级快递员’。”团队打了个比方，将其应用到发电系统中只需要经过接单揽件、极速“配送”、“卸货”发电、“返程”冷却四个步骤，即从热源处“揽收”巨大热能、带着热能高速冲向涡轮机、膨胀做功将热能高效转换为电能，以及完成任务冷却后恢复初始状态，在压气机的驱动下继续投入“配送”。“它并不生产能量，而是不断将热能转换为电能，可提高热能利用率，实现更高的发电效率。”

理论正在照进现实。当前，这一颠覆性技术已成为全球竞逐的焦点。

作为一种革新型热电转换技术，“超碳一号”以超临界二氧化碳作为循环工质，通过构建闭式布雷顿循环实现高效稳定做功。得益于超临界二氧化碳的物质属性，“超碳一号”具有效率高、系统紧凑、辅助系统少和机动性强等核心优势，未来有望向更大功率、更高温应用场景拓展。

项目数字伴生系统展示  宁宁 摄

自2009年起，核动力院探索研究超临界二氧化碳发电技术，先后攻克了“两机三器一系统”（即技术所用到热源换热器、回热器、冷却器、透平机、压缩机等关键设备），从设计、制造到集成应用等系列关键技术，建立起超临界二氧化碳发电技术研发体系并完成技术验证。2023年5月，核动力院与济钢国际签署合作协议，12月“超碳一号”示范工程启动建设。

在研发过程中，核动力院还联合东方电气集团、西安交通大学、西北工业大学、清华大学、四川大学等国内优势企业和高校团队，形成了以超临界二氧化碳发电技术为核心的产学研共同体，真正具备了完全自主的精细设计和成套供货能力。

除了该示范项目，核动力院于2024年启动了“熔盐储热+超临界二氧化碳发电”示范项目，已入选国家能源领域第五批首台（套）重大技术装备，预计2028年完成示范应用。此外，超临界二氧化碳余热发电技术在光热发电等领域也拥有广阔的应用前景。