中国超临界二氧化碳发电技术领跑全球开启高效能源新时代

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2025-12-20 22:41:05 北青网

电是人类文明进步的基础和动力，超过70%的电力来自传统蒸汽发电技术。然而，这种技术在系统复杂度、效率和响应速度方面已难以满足新时代的需求。因此，科学家们开始探索超临界二氧化碳作为新的能量转换介质。

12月20日，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城钢铁（集团）有限责任公司成功投入商业运行。这是全球首个超临界二氧化碳余热发电技术“超碳一号”示范工程，相比现有的烧结余热蒸汽发电技术，其发电效率提升了85%以上，净发电量提高了50%以上。

超临界二氧化碳是一种特殊的物质状态。当二氧化碳温度超过31℃且压力达到73个大气压以上时，它会进入超临界状态。此时，二氧化碳既不是气体也不是液体，却兼具两者的优点，具有高密度和低粘性，易于压缩。这使得它在能量搬运和转换过程中表现出色，比水更高效。

超临界二氧化碳发电系统的工作原理可以简化为四个步骤：从热源处获取热能、将热能高速传递到涡轮机、通过膨胀做功将热能转换为电能，以及冷却后恢复初始状态并继续循环。这一过程不产生新能量，而是将热能高效转换为电能，从而提高热能利用率和发电效率。

目前，这项颠覆性技术已成为全球竞逐的焦点。美国自2015年起将其列为国家能源领域战略性前沿技术，并投入大量资金进行研究。日本、法国、韩国、加拿大等国也在积极推进相关研究。中国已将该技术列入《“十四五”能源领域科技创新规划》，国内多家高校、研究机构和企业共同参与攻关。

新技术的研发充满挑战。2009年，黄彦平带领的团队开始研究超临界二氧化碳动力转换技术。当时，国内在这一领域几乎一片空白，团队面临着设计、制造和试验等方面的多重困难。经过六七年的不懈努力，他们终于打破了国际垄断，发明了关键设备，并实现了全系统的成套研制能力。

超临界二氧化碳发电技术的优势明显，不仅减少了场地需求，还大幅提升了发电效率和净发电量。此外，该技术还可以与各种热源结合，在火力、核能、太阳能热、工业余热、地热、生物质等领域广泛应用，构建不同功率等级的模块化、智能化发电机组。据估计，当前市场规模已达千亿级，未来有望突破万亿级。

尽管全球范围内这一技术才刚刚起步，但竞争非常激烈。黄彦平希望更多人能够加入进来，共同攻克技术难关，发掘更多的应用场景潜力，以满足社会对绿色转型和清洁能源的需求。

(责任编辑：0764)

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