全球首臺(tái)商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組“超碳一號(hào)”示范工程在貴州六盤水首鋼水城鋼鐵廠成功投運(yùn)。這是世界上首次利用超臨界二氧化碳這一全新的熱力循環(huán)工質(zhì)實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電，具備廣闊的商業(yè)前景。

在貴州六盤水，“超碳一號(hào)”示范工程進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，將傳統(tǒng)蒸汽機(jī)發(fā)電的“燒開水”換成了燒超臨界二氧化碳這種能量轉(zhuǎn)換的高效介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電性能指標(biāo)的提升。這也是超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)在全球范圍內(nèi)的首次工程應(yīng)用。中核集團(tuán)首席科學(xué)家、總設(shè)計(jì)師黃彥平介紹，鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)的余熱廢氣溫度大約400攝氏度，用來加熱二氧化碳，通過機(jī)器把二氧化碳提高到200個(gè)大氣壓左右，進(jìn)入換熱器吸收煙氣的余熱，再推動(dòng)透平做功發(fā)電。

經(jīng)過十余年的艱難探索，我國先后完成對(duì)擴(kuò)散焊接工業(yè)母機(jī)、高效緊湊換熱器等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。得益于超臨界二氧化碳的物質(zhì)屬性，相比現(xiàn)役燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電技術(shù)，“超碳一號(hào)”在余熱利用率上提升超過85%，凈發(fā)電量提升50%以上。黃彥平表示，如果運(yùn)行情況良好，一年的現(xiàn)金流可以增加接近5000萬元，三年能夠收回投資成本。

東方電氣集團(tuán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展部副部長張曉東認(rèn)為，該項(xiàng)目是具有重要戰(zhàn)略性示范意義的里程碑節(jié)點(diǎn)，示范項(xiàng)目的成功將推動(dòng)其他項(xiàng)目的推進(jìn)。

作為一種全新的發(fā)電技術(shù)，超臨界二氧化碳發(fā)電被美國能源部列為國家能源領(lǐng)域戰(zhàn)略性前沿技術(shù)。中國從2009年開始研發(fā)該技術(shù)。超臨界二氧化碳發(fā)電效率比傳統(tǒng)水蒸氣高5~8個(gè)百分點(diǎn)。二氧化碳在超臨界狀態(tài)下密度大，接近液體，能儲(chǔ)存更多能量，流動(dòng)阻力小，直接加熱膨脹做功，不發(fā)生相變，過程更為簡單，響應(yīng)速度更快。科研人員劉旻昀稱，二氧化碳是從20多種工質(zhì)中挑選出來的唯一一種具有獨(dú)特做功優(yōu)勢的工質(zhì)。

超臨界二氧化碳發(fā)電分為四個(gè)步驟：壓縮、加熱、膨脹、冷卻。高溫高壓的氣體快速噴出，推動(dòng)風(fēng)車拖動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電。這項(xiàng)技術(shù)將改變整個(gè)發(fā)電模式，設(shè)備形態(tài)、運(yùn)行模式、運(yùn)行效率和電廠工藝都將產(chǎn)生顛覆性影響。

未來，超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊。“熔鹽儲(chǔ)能+超臨界二氧化碳發(fā)電”新能源儲(chǔ)能發(fā)電示范項(xiàng)目預(yù)計(jì)2026年上半年在新疆開工建設(shè)，利用風(fēng)電光伏富余電力加熱熔鹽，在電網(wǎng)需要時(shí)，通過超臨界二氧化碳將熱能快速轉(zhuǎn)化為電能。此外，該技術(shù)在海上油氣鉆井平臺(tái)、大型船舶等對(duì)設(shè)備體積要求較高的領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用前景。據(jù)業(yè)內(nèi)預(yù)測，在鋼鐵冶金行業(yè)，傳統(tǒng)燒結(jié)機(jī)余熱設(shè)備可改造的規(guī)模超過300套，市場規(guī)模約為1000億元。