在能源技術(shù)革新的浪潮中，中國再次取得重大突破。全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機組“超碳一號”在貴州六盤水正式投入商業(yè)運行，標(biāo)志著我國在超臨界二氧化碳發(fā)電領(lǐng)域率先實現(xiàn)從實驗室研究到商業(yè)化應(yīng)用的跨越，為熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)開辟了全新路徑。

傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，無論是火力發(fā)電、核電還是余熱蒸汽發(fā)電，其核心原理均與“燒開水”類似——通過加熱使水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，推動汽輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。而超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)則徹底顛覆了這一模式，采用一種全新的熱電轉(zhuǎn)換方式。該技術(shù)以超臨界二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)，這種物質(zhì)在溫度超過31攝氏度、壓力達(dá)到73個大氣壓以上的環(huán)境中，呈現(xiàn)出既具有氣體低粘度又具備液體高密度的特殊狀態(tài)，且極易被壓縮。

“超碳一號”總設(shè)計師黃彥平詳細(xì)介紹了其工作原理：系統(tǒng)將超臨界二氧化碳送入發(fā)電裝置后，通過壓縮機和換熱器進(jìn)一步提升其壓力和溫度，使高溫高壓的二氧化碳推動透平旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電能。機組通過構(gòu)建“閉式布雷頓循環(huán)”系統(tǒng)，讓二氧化碳在循環(huán)過程中高效做功。這一設(shè)計使機組具備系統(tǒng)緊湊、輔助設(shè)備少、機動性強等顯著優(yōu)勢，有效解決了中小功率規(guī)模及中高溫?zé)嵩锤咝Ю玫氖澜缧约夹g(shù)難題。

作為全球首套2×15兆瓦超臨界二氧化碳燒結(jié)余熱發(fā)電工程，“超碳一號”的實測數(shù)據(jù)表現(xiàn)優(yōu)異。與現(xiàn)有燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電技術(shù)相比，其發(fā)電效率提升超過85%，凈發(fā)電量增長50%以上。同時，由于無需龐大的鍋爐和水處理系統(tǒng)，設(shè)備占地面積縮減50%，運維成本與場地需求大幅降低，展現(xiàn)出極高的經(jīng)濟(jì)價值。

這一成果的取得，源于中國核動力研究設(shè)計院長達(dá)十余年的技術(shù)攻關(guān)。自2009年起，該院聯(lián)合東方電氣、西安交通大學(xué)等國內(nèi)頂尖高校與企業(yè)，組建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊，成功攻克從設(shè)計、制造到集成的全鏈條技術(shù)難題，完全掌握了核心的“兩機三器一系統(tǒng)”關(guān)鍵技術(shù)，確立了我國在該領(lǐng)域的自主設(shè)計與成套供貨能力，打破了長期以來的技術(shù)瓶頸。

目前，“超碳一號”的商業(yè)化運行僅是起點。中核集團(tuán)已于2024年啟動“熔鹽儲能+超臨界二氧化碳發(fā)電”示范項目，該項目已入選國家能源領(lǐng)域第五批首臺（套）重大技術(shù)裝備，預(yù)計2028年完成示范應(yīng)用，有望進(jìn)一步推動能源技術(shù)升級。