超临界二氧化碳发电技术催生千亿级市场 发电领域“超级跑车”护航能源安全

央视网消息：记者12月20日从中核集团了解到，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”示范工程在贵州六盘水首钢水城钢铁厂成功投运。这是世界上首次利用超临界二氧化碳这一全新的热力循环工质实现高效发电，具备广阔的商业前景。

在贵州六盘水，“超碳一号”示范工程进入平稳运行状态。把传统蒸汽机发电的“烧开水”换成了烧超临界二氧化碳这种能量转换的高效介质，实现了发电性能指标的提升，这也是超临界二氧化碳发电技术在全球范围内的首次工程应用。

中核集团首席科学家、“超碳一号”总设计师黄彦平介绍，钢铁厂的烧结机余热废气温度大概400多摄氏度，用来加热二氧化碳之后，主要通过这台机器把二氧化碳提高到200个大气压左右，然后进入换热器，把烟气的余热吸收进来，再推动透平做功发电。

经过十余年的艰难探索，我国先后完成对扩散焊接工业母机、高效紧凑换热器等关键技术的攻关。得益于超临界二氧化碳的物质属性，相比现役烧结余热蒸汽发电技术，“超碳一号”在余热利用率上提升超过85%、净发电量提升50%以上。

黄彦平表示，把工业余热最大限度变成电，按照当地的电价算，一年净增现金流5000万元左右，三年能够收回投资成本。

东方电气集团产业发展部副部长张晓东介绍，所有的技术应用推广肯定都有一个量变到质变的过程，他们在这个项目上是一个里程碑的节点，具有重要的战略性示范意义，示范项目的成功会推动其他项目的推进。

“超碳一号”：新型发电领域的“超级跑车”

作为一个全新的发电技术，超临界二氧化碳发电被美国能源部列为国家能源领域战略性前沿技术，我国也从2009年开始研发这项技术。它的发电原理是什么？

这里是超临界二氧化碳发电实验室，这台装置正在将二氧化碳提升至超临界状态，也就是在常温31摄氏度左右提升到74个大气压。相比于传统的水蒸气，超临界二氧化碳的发电效率将提升5—8个百分点。

二氧化碳在超临界状态下密度大，接近液体，使得它能储存更多能量。如同一个“壮汉”，比起传统水蒸气“肌肉”更多。而且它的黏度很低，接近气体，意味着流动阻力更小，直接加热膨胀做功不发生相变，过程更为简单，响应速度更快。

中国核动力研究设计院科研人员刘旻昀介绍，超临界二氧化碳本身密度比较大，所以它的做功能力更强。他们经常开玩笑说二氧化碳是“天选之子”，从20多种工质里挑选出来，发现二氧化碳是唯一种具有这种独特的做功优势。

超临界二氧化碳发电分为4个步骤：压缩、加热、膨胀、冷却。就像往一个钢铁容器里吹气，随着吹的气越来越多，容器里的气体密度和压力越来越大，再给容器内部升温，形成高温高压环境，使内能大大增加。这时给容器开一个小孔，高温高压的气体快速喷出，推动一个风车拖动发电机转动，从而实现发电。

张晓东表示，它会改变整个发电模式、设备形态、运行模式、运行效率、电厂工艺等都会产生颠覆性影响。

超临界二氧化碳发电技术带动千亿级市场

超临界二氧化碳发电技术未来的应用前景如何，哪些领域可以推广，市场规模有多大？

据了解，“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”新能源储能发电示范项目预计2026年上半年在新疆开工建设。项目利用风电光伏富余电力加热熔盐，在电网需要时，高温熔盐通过超临界二氧化碳将热能快速转化为电能。

黄彦平介绍，瞄准的是“风光储”这个场景，主要是把弃风弃光的弃电拿来储能之后，用超临界二氧化碳进行发电。

此外，超临界二氧化碳发电技术在海上油气钻井平台、大型船舶这些对设备体积要求较高的领域也有广阔的应用前景。

据业内预测，在钢铁冶金行业，传统烧结机余热设备可改造的规模超过300套。

黄彦平表示，如果每一套进行全部改造，它的市场规模大概在1000亿元左右。