突破！“超碳一号” 二氧化碳发电！

突破！“超碳一号” 二氧化碳发电！

中国核动力研究设计院研发的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2025年12月20日在贵州六盘水首钢水城钢铁厂成功投运，全球首次将超临界二氧化碳发电技术从实验室推向商业运营。

“超碳一号”如何发电？

不论是传统的火力发电还是先进的核电技术，以及各类余热蒸汽发电，原理都类似于“烧开水”，就是用热量将水变为水蒸气，推动汽轮机转动来发电。而“超碳一号”是将液态二氧化碳加温、加压成为超临界状态带动发电机发电。

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。超临界二氧化碳发电分为四个步骤：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。

据介绍，相比目前使用的烧结余热蒸汽发电技术，“超碳一号”发电效率可以提升85%以上，在原有发电基础上，每年还可以多发电7000万千瓦时以上。

未来应用前景如何？

“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。

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。 “超碳一号”不仅效率高，而且有系统紧凑、辅助系统少和响应速度快的优势，连场地需求也可以“瘦身”50%。

当前，钢铁、水泥等传统产业是能源消耗和碳排放的重点领域，也是推进“双碳”工作的主战场。大量的工业余热以废水废液、高温烟气、高温产品以及炉渣等形式直接排放到环境中。把工业余热高效利用，是节能降碳的一个实招、硬招。

在不远的将来，超临界二氧化碳技术还可以与各种热源组合成发电系统，在光热发电、余热发电、储能发电等领域具有良好的应用前景，为实现“双碳”目标加油助力。

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