2025 年 12 月 3 日，貴州六盤(pán)水超臨界二氧化碳發(fā)電示范工程現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)重磅消息：我國(guó)自主研發(fā)的全球首臺(tái)商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組 “超碳一號(hào)” 已正式完成并網(wǎng)調(diào)試，進(jìn)入滿功率運(yùn)行沖刺階段，預(yù)計(jì) 2025 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)額定功率穩(wěn)定發(fā)電。中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人王強(qiáng)在接受采訪時(shí)證實(shí)，目前機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn)，余熱利用率、發(fā)電效率等核心指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著我國(guó)在超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從理論到工程化應(yīng)用的全面突破，搶占了全球高端能源裝備研發(fā)的 “制高點(diǎn)”。

　　這一突破性進(jìn)展的背后，是我國(guó)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)與實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)的戰(zhàn)略需求，以及十余年的自主攻關(guān)歷程。長(zhǎng)期以來(lái)，全球發(fā)電領(lǐng)域主要依賴水蒸氣作為能量傳遞介質(zhì)，傳統(tǒng)火電機(jī)組的發(fā)電效率普遍在 35%-40% 之間，且存在設(shè)備體積龐大、余熱浪費(fèi)嚴(yán)重等弊端。隨著 “雙碳” 目標(biāo)成為全球共識(shí)，尋找高效、低碳的新型發(fā)電技術(shù)，成為能源領(lǐng)域的核心課題。超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)因具有效率高、體積小、環(huán)保性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，被視為下一代發(fā)電技術(shù)的核心方向，但該技術(shù)涉及復(fù)雜的熱功轉(zhuǎn)換原理與高精度設(shè)備制造，長(zhǎng)期被歐美國(guó)家壟斷在實(shí)驗(yàn)室階段，未實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。在此背景下，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院自 2010 年起組建專項(xiàng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，扎根成都開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，全程未借鑒任何國(guó)外技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，歷經(jīng)上千次實(shí)驗(yàn)，終于攻克了超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、核心設(shè)備制造等一系列 “卡脖子” 難題，實(shí)現(xiàn)了全鏈條自主化。

　　“超碳一號(hào)” 的核心創(chuàng)新，在于以超臨界二氧化碳為 “超級(jí)工質(zhì)”，重塑了發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換邏輯。當(dāng)二氧化碳被加壓至 7.38 兆帕、加熱至 31℃時(shí)，會(huì)進(jìn)入兼具氣態(tài)低粘度與液態(tài)高密度特性的超臨界態(tài)，其熱導(dǎo)率是傳統(tǒng)水蒸氣的 3-5 倍，流動(dòng)阻力僅為水蒸氣的 1/10。這種獨(dú)特的物理特性，使得 “超碳一號(hào)” 的熱能轉(zhuǎn)換效率大幅提升 —— 相較于傳統(tǒng)火電機(jī)組，其發(fā)電效率提高 42.7%，達(dá)到 48.9% 的全球領(lǐng)先水平;余熱利用率提升超 50%，能高效回收工業(yè)生產(chǎn)中大量浪費(fèi)的中低溫余熱;年發(fā)電量較同功率傳統(tǒng)機(jī)組增加 84%，以單臺(tái)機(jī)組為例，每年可多發(fā)電約 2.1 億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 6.5 萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放 17.8 萬(wàn)噸。為實(shí)現(xiàn)這一突破，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了閉式循環(huán)系統(tǒng)，配套研制出全球首臺(tái)超臨界二氧化碳高速透平機(jī)、高效換熱器等核心設(shè)備，其中透平機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá) 6 萬(wàn)轉(zhuǎn) / 分鐘，精度控制在微米級(jí)，整體設(shè)備體積僅為傳統(tǒng)機(jī)組的 1/3，大幅降低了占地面積與建設(shè)成本。

　　自主研發(fā)的艱辛歷程，鑄就了 “超碳一號(hào)” 的硬核實(shí)力。2019 年 10 月，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院在成都完成全球首次 MW 級(jí)超臨界二氧化碳發(fā)電裝置滿功率穩(wěn)定發(fā)電，驗(yàn)證了技術(shù)可行性;2023 年 10 月，與濟(jì)鋼集團(tuán)國(guó)際工程技術(shù)有限公司簽訂示范工程合同，在貴州六盤(pán)水啟動(dòng)全球首臺(tái)商用機(jī)組建設(shè) —— 該地區(qū)豐富的工業(yè)余熱資源與煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求，為技術(shù)應(yīng)用提供了理想場(chǎng)景。在建設(shè)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)克服了超臨界環(huán)境下材料腐蝕、系統(tǒng)密封等工程難題，創(chuàng)新采用鎳基合金與特種密封技術(shù)，確保機(jī)組在高溫高壓環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。2025 年 9 月，機(jī)組完成首次整套啟動(dòng)調(diào)試;11 月，順利通過(guò)電網(wǎng)接入測(cè)試;12 月，正式進(jìn)入并網(wǎng)調(diào)試階段。值得驕傲的是，該機(jī)組的核心技術(shù) “超臨界二氧化碳熱功轉(zhuǎn)換關(guān)鍵技術(shù)” 已榮獲四川省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，并獲批國(guó)家能源領(lǐng)域首臺(tái)套重大技術(shù)裝備，相關(guān)專利達(dá) 230 余項(xiàng)，構(gòu)建起完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。

　　“超碳一號(hào)” 的工程化應(yīng)用，為全球能源轉(zhuǎn)型提供了全新解決方案。其最大優(yōu)勢(shì)在于適配多領(lǐng)域熱源，不僅可用于火力發(fā)電升級(jí)改造，還能與太陽(yáng)能光熱發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等可再生能源結(jié)合，解決其能量輸出不穩(wěn)定的痛點(diǎn) —— 通過(guò)超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)存儲(chǔ)多余電能，在需要時(shí)釋放，實(shí)現(xiàn) “削峰填谷”。在工業(yè)領(lǐng)域，該技術(shù)可回收鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)的中低溫余熱(200-400℃)，這些余熱此前因利用效率低被大量排放，而 “超碳一號(hào)” 能將其轉(zhuǎn)化為清潔電能，為工業(yè)節(jié)能降碳提供關(guān)鍵支撐。目前，已有來(lái)自德國(guó)、日本、美國(guó)等 10 余個(gè)國(guó)家的能源企業(yè)表達(dá)合作意向，希望引進(jìn)該技術(shù)用于本國(guó)能源項(xiàng)目升級(jí)。國(guó)家能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，“超碳一號(hào)” 的成功，標(biāo)志著我國(guó)在高端能源裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從 “跟跑” 到 “領(lǐng)跑” 的跨越，預(yù)計(jì)未來(lái) 5 年，該技術(shù)將在全國(guó)推廣應(yīng)用超 50 臺(tái)套，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超千億元，為我國(guó) “雙碳” 目標(biāo)實(shí)現(xiàn)注入強(qiáng)勁動(dòng)能。

　　目前，“超碳一號(hào)” 正在進(jìn)行滿功率運(yùn)行前的最后測(cè)試，團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同負(fù)荷工況、極端天氣條件等開(kāi)展專項(xiàng)驗(yàn)證，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。后續(xù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將持續(xù)推進(jìn)技術(shù)迭代，計(jì)劃將發(fā)電效率提升至 55% 以上，并開(kāi)發(fā)小型化、模塊化機(jī)組，拓展至分布式能源、海島供電等更多應(yīng)用場(chǎng)景。作為全球首臺(tái)商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組，“超碳一號(hào)” 不僅彰顯了我國(guó)在能源科技領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力，更推動(dòng)全球發(fā)電技術(shù)進(jìn)入 “超臨界二氧化碳時(shí)代”，為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻(xiàn)中國(guó)智慧與中國(guó)方案。