超临界二氧化碳发电技术成功商运（探一线）

本报记者 谷业凯

图为“超碳一号”的压气机。 中核集团中国核动力研究设计院供图

2025年底，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钢集团成功商运。该项目也是超临界二氧化碳余热发电技术“超碳一号”示范工程，由中核集团中国核动力研究设计院与济钢集团国际工程技术有限公司、首钢水城钢铁(集团)有限责任公司共同推进，成功发电后，相比现役烧结余热蒸汽发电技术，将在发电效率方面提升85%以上，净发电量提升50%以上。

传统的蒸汽发电技术将水通过加热转化为蒸汽，再推动汽轮机带动发电机产生电能。但实践中，水这一介质在系统复杂度、效率、紧凑性、响应速度等方面存在不足。

能否找到一种新的替代介质？中核集团首席专家、“超碳一号”总设计师黄彦平一直在思考：“二氧化碳被加压至7.38兆帕、加热至31摄氏度时，会进入超越气态和液态物质特性的‘超临界态’，兼具高密度和低黏度的双重优势，非常适合做功。”

然而，找到超临界二氧化碳这个“超级介质”只是第一步，关键在于如何让它来发电。2009年，黄彦平带领团队启动了超临界二氧化碳发电技术研发。“我们当时设想，通过‘两机三器’构建闭式布雷顿循环(以气体为介质的热力循环)来实现高效发电。”黄彦平介绍，“两机”指的是透平机、压气机，“三器”则是热源换热器、回热器、冷却器。

研发超临界二氧化碳发电技术是个“从0到1”的过程。团队成员、换热设备研发骨干刘睿龙回忆，2017年，团队连续奋战了100多个日夜，攻克了数十项技术难题，最终从印刷电路板制造工艺中找到灵感，在不锈钢板上蚀刻出高精度的毫米级微流道，并自主研制2.4米(长度)真空扩散焊机，将6000片薄板焊接成超紧凑微通道换热器。当全球单芯体长度最大的换热样机通过性能测试时，整个实验室沸腾了。

经过10余年的攻关，我国的超临界二氧化碳发电技术产学研体系基本建立，全国产化产业链条基本成形，具备全面工程应用条件。2023年，中核集团中国核动力研究设计院联合济钢国际建设2套15兆瓦超临界二氧化碳余热发电机组，利用环冷机尾部高温烧结烟气余热高效发电，与传统技术相比，场地需求降低50%，发电效率提升85%以上，净发电量提高50%以上。2024年，中核集团启动熔盐储能超临界二氧化碳发电示范工程项目，预计2026年开工建设。