中国超超临界发电技术全球领先，一吨煤能发多少电？

6月6日，内蒙古能源集团科右中发电2×660MW超超临界1号机组锅炉点火一次成功，这是我国超超临界发电中又一项重大工程。近些年来，关于超超临界技术发电的报道越来越多。超超临界发电是我国火力发电中一项重要的技术，利用这项技术可以有效地提高火力发电效率。那么超超临界发电技术到底是什么原理？在这种技术的加持下，一吨煤又能发出多少电呢？

火力发电原理

超超临界发电技术主要是针对火力发电，那么我们先简单了解一下火力发电的原理。

简单来说，火力发电就类似于烧开水，煤炭燃烧后释放的大量热量被水吸收，产生大量高热的蒸气，之后再经过加热器进一步加热后，变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机发电。

对于火力发电来说，获得高温高压的蒸气最为重要，温度越高，蒸气能量越高，能提升发电功率及效率。水的沸点是100℃，因此正常情况下“烧水”，产生的蒸气温度也在100℃上下。但水的沸点是与压强有关的，所以想要提高蒸气温度，有一个办法，那就是增大“锅炉”的压强。而我们使用的超超临界技术则更加“暴力”，原理上来说就是让推动汽轮的蒸气变成“超超临界状态”。

超超临界流体

想要理解超超临界这个概念，我们可以做个假设。假设我们对一个装有水的密封容器中进行升温，最初水与上方气体会有一个明显的界线，界线下方是水相，上方是气相。事实上这个时候水相中会有水分子不断地蒸发进入气相，气相中的蒸气水分子同样也会不断液化进入水相，只是此时形成了一个动态平衡，因此我们看不出这个微弱的变化。

当密封容器不断升温，那么这个动态过程会变得更快，蒸发与液化的水分子数量会变得更多。假设此时温度足够高，变化速率足够大，水在液气之间迅速转换，则会直接导致容器中的固液状态成为一体，这种状态的水也被称为“超临界流体”。

超临界流体相比于普通气体，拥有许多独特的性质。这种状态既不是液态，也不是气态，但是它能够同时拥有液体与气体的双重性质。它拥有气体般的低粘度、高流动性，同时又具有液态般的高密度，超临界流体的密度可比气体大100倍左右。因此在推动汽轮的过程中，能够提供更大的动量，更小的能量损耗，因此发电效率更高。

以CO2为例，从液体到超临界流体，液固界线逐渐模糊，直至浑然一体

以上说的还只是到超临界流体，而超超临界还多了一个超，而这代表更高的温度，更大的压强。这主要是根据蒸气压力来进行区分，一般来说，我们把蒸气压力低于218个大气压（此时对应的温度为水的临界温度）的发电机组称为亚临界机组。如果蒸气压超过218个大气压，那么就是超临界机组。

超超临界机组则拥有更大的压强以及更高的蒸气压力，不过此技术不同国家对超超临界的标准定义不一样，我国一般是采用压力高于31兆帕，或温度高于593℃的蒸气机组则被称为超超临界机组。用这样的蒸汽去推动汽轮机组做功的发电技术就是超超临界燃煤发电技术。

一吨煤可以发多少电？

近日在“中国这十年”系列主题新闻发布会上，科技部部长就数次提到“超超临界高效发电技术”，并表示目前采用超超临界机组发电设备，煤耗最低可达到264克每千瓦时，技术处于全球领先水平。按照这个标准，也就是说1kg的煤可以3.79度电，1吨煤则可以发出3790度电。而传统火力发电系统大约需要三百多克煤才能发一度电，相比之下，超超临界机组发电效率能够大大得到提升。

超超临界高效发电技术难在哪？

简单来说，该项技术最大的难处来自于设备，超超临界机组发电设备需要运送高温高压的超临界水介质，因此设备需要有极高的耐腐蚀性，同时在高温高压下还能够保持高强度、长寿命。

其中设备使用的材料更是关键，一台蒸汽轮机使用的金属材料就高达50多种，在蒸汽的强大推力下，叶片转速高达每分钟近6000转，叶轮材料需要承受强大的离心力以及巨大的流体压强。而我国为了攻克其中的各类技术难点，已经进行了近15年的布局研发。今天，这项技术已经达到世界先列水准。