千亿级新赛道崛起：全球首台商用超临界二氧化碳发电机组投运

记者20日从中核集团获悉，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”示范工程已在贵州六盘水首钢水城钢铁厂顺利投运。

这是超临界二氧化碳这一新型热力循环工质首次在全球范围内实现高效发电的工程应用，具有极大的商业开发潜力。

全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”成功投运

在贵州六盘水，“超碳一号”示范工程正处于平稳运行阶段。该项目摒弃了传统蒸汽机发电“烧开水”的模式，转而采用超临界二氧化碳这一高效能量转换介质，有效提升了发电性能指标，标志着超临界二氧化碳发电技术在全球范围内完成首次工程落地。

中核集团首席科学家、“超碳一号”总设计师黄彦平介绍：“钢铁厂烧结机产生的余热废气温度约为400摄氏度，我们用这些废气加热二氧化碳。这台机组的核心作用是将二氧化碳加压至200个大气压左右，随后送入换热器吸收烟气余热，再推动透平做功实现发电。”

经过十余年的技术攻坚，我国已成功突破扩散焊接工业母机、高效紧凑换热器等关键技术。依托超临界二氧化碳的独特物质属性，与现役烧结余热蒸汽发电技术相比，“超碳一号”的余热利用率提升超85%，净发电量增加50%以上。

黄彦平进一步表示：“该技术能最大限度将工业余热转化为电能。按照当地电价计算，若运行状况良好，每年可增加近5000万元现金流，投资成本预计三年即可收回。”

东方电气集团产业发展部副部长张晓东指出：“技术推广通常需要经历从量变到质变的过程，这个项目是重要的里程碑，具有战略性示范意义。只有示范项目取得成功，才能推动其他相关项目的开展。”

“超碳一号”：新型发电领域的“性能跑车”

超临界二氧化碳发电作为一项全新技术，被美国能源部列为国家能源领域的战略性前沿技术。我国自2009年起启动相关研发工作，那么它的发电原理究竟是什么？

总台央视记者平凡在超临界二氧化碳发电实验室介绍：“这台装置正在将二氧化碳转化为超临界状态，即在常温31摄氏度左右将其加压至74个大气压。与传统水蒸气相比，超临界二氧化碳的发电效率可提升5至8个百分点。”

处于超临界状态的二氧化碳密度较大，接近液体，能够储存更多能量，就像一个“力气更大的壮汉”，比传统水蒸气“能量储备更足”；同时它的黏度很低，接近气体，流动阻力更小，可直接加热膨胀做功，无需发生相变，过程更简单，响应速度也更快。

中国核动力研究设计院科研人员刘旻昀表示：“超临界二氧化碳流体密度大，做功能力更强。我们常说二氧化碳是‘天选之子’，因为从20多种工质中筛选后发现，只有它具备这种独特的做功优势。”

东方汽轮机有限公司产品研发中心副主任唐涛形象地比喻：“常规发电技术好比普通轿车，而超临界二氧化碳技术则相当于性能跑车。”

超临界二氧化碳发电主要分为压缩、加热、膨胀、冷却四个步骤。这一过程类似于向钢铁容器内充气，随着充气量增加，容器内气体密度和压力不断上升，再对容器内部加热形成高温高压环境，使内能大幅增加。此时打开容器的一个小孔，高温高压气体快速喷出，推动类似风车的装置带动发电机转动，从而实现发电。

东方电气集团产业发展部副部长张晓东认为：“这项技术将改变整个发电模式，对设备形态、运行模式、运行效率以及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撬动千亿级市场

超临界二氧化碳发电技术未来的应用场景有哪些？可在哪些领域推广？市场规模又有多大？

记者了解到，“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”新能源储能发电示范项目计划于2026年上半年在新疆开工。该项目将利用风电、光伏产生的富余电力加热熔盐，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。

中核集团首席科学家、“超碳一号”总设计师黄彦平表示：“我们瞄准的是‘风光储’场景，主要是把弃风弃光产生的闲置电力储存起来，再通过超临界二氧化碳技术发电。”

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

东方汽轮机有限公司产品研发中心副主任唐涛介绍：“我们的设备没有常规机组的冷凝设备，能显著减小设备体积，大约是常规机组的四分之一。”

据业内预测，仅在钢铁冶金行业，传统烧结机余热设备的可改造规模就超过300套。

黄彦平透露：“若对这些设备进行改造，相关市场规模约为1000亿元。”