2025 年 12 月 3 日，貴州六盤水超臨界二氧化碳發(fā)電示范工程現(xiàn)場傳來重磅消息：我國自主研發(fā)的全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機組 “超碳一號” 已正式完成并網(wǎng)調(diào)試，進入滿功率運行沖刺階段，預(yù)計 2025 年內(nèi)實現(xiàn)額定功率穩(wěn)定發(fā)電。中國核動力研究設(shè)計院項目總負責人王強在接受采訪時證實，目前機組各項運行參數(shù)平穩(wěn)，余熱利用率、發(fā)電效率等核心指標均達到設(shè)計標準，標志著我國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”。

　　這一突破性進展的背后，是我國應(yīng)對能源危機與實現(xiàn) “雙碳” 目標的戰(zhàn)略需求，以及十余年的自主攻關(guān)歷程。長期以來，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、余熱浪費嚴重等弊端。隨著 “雙碳” 目標成為全球共識，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)保性強等優(yōu)勢，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，長期被歐美國家壟斷在實驗室階段，未實現(xiàn)工程化應(yīng)用。在此背景下，中國核動力研究設(shè)計院自 2010 年起組建專項研發(fā)團隊，扎根成都開展技術(shù)攻關(guān)，全程未借鑒任何國外技術(shù)經(jīng)驗，歷經(jīng)上千次實驗，終于攻克了超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計、核心設(shè)備制造等一系列 “卡脖子” 難題，實現(xiàn)了全鏈條自主化。

　　“超碳一號” 的核心創(chuàng)新，在于以超臨界二氧化碳為 “超級工質(zhì)”，重塑了發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換邏輯。當二氧化碳被加壓至 7.38 兆帕、加熱至 31℃時，會進入兼具氣態(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，流動阻力僅為水蒸氣的 1/10。這種獨特的物理特性，使得 “超碳一號” 的熱能轉(zhuǎn)換效率大幅提升 —— 相較于傳統(tǒng)火電機組，其發(fā)電效率提高 42.7%，達到 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)中大量浪費的中低溫余熱;年發(fā)電量較同功率傳統(tǒng)機組增加 84%，以單臺機組為例，每年可多發(fā)電約 2.1 億千瓦時，相當于節(jié)約標準煤 6.5 萬噸，減少二氧化碳排放 17.8 萬噸。為實現(xiàn)這一突破，研發(fā)團隊創(chuàng)新設(shè)計了閉式循環(huán)系統(tǒng)，配套研制出全球首臺超臨界二氧化碳高速透平機、高效換熱器等核心設(shè)備，其中透平機轉(zhuǎn)速高達 6 萬轉(zhuǎn) / 分鐘，精度控制在微米級，整體設(shè)備體積僅為傳統(tǒng)機組的 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” 的硬核實力。2019 年 10 月，中國核動力研究設(shè)計院在成都完成全球首次 MW 級超臨界二氧化碳發(fā)電裝置滿功率穩(wěn)定發(fā)電，驗證了技術(shù)可行性;2023 年 10 月，與濟鋼集團國際工程技術(shù)有限公司簽訂示范工程合同，在貴州六盤水啟動全球首臺商用機組建設(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)用提供了理想場景。在建設(shè)過程中，團隊克服了超臨界環(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)，確保機組在高溫高壓環(huán)境下的長期穩(wěn)定運行。2025 年 9 月，機組完成首次整套啟動調(diào)試;11 月，順利通過電網(wǎng)接入測試;12 月，正式進入并網(wǎng)調(diào)試階段。值得驕傲的是，該機組的核心技術(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)明獎一等獎，并獲批國家能源領(lǐng)域首臺套重大技術(shù)裝備，相關(guān)專利達 230 余項，構(gòu)建起完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。

　　“超碳一號” 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)勢在于適配多領(lǐng)域熱源，不僅可用于火力發(fā)電升級改造，還能與太陽能光熱發(fā)電、地熱發(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 —— 通過超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)存儲多余電能，在需要時釋放，實現(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” 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，已有來自德國、日本、美國等 10 余個國家的能源企業(yè)表達合作意向，希望引進該技術(shù)用于本國能源項目升級。國家能源局相關(guān)負責人表示，“超碳一號” 的成功，標志著我國在高端能源裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從 “跟跑” 到 “領(lǐng)跑” 的跨越，預(yù)計未來 5 年，該技術(shù)將在全國推廣應(yīng)用超 50 臺套，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超千億元，為我國 “雙碳” 目標實現(xiàn)注入強勁動能。

　　目前，“超碳一號” 正在進行滿功率運行前的最后測試，團隊針對不同負荷工況、極端天氣條件等開展專項驗證，確保機組安全穩(wěn)定運行。后續(xù)，研發(fā)團隊將持續(xù)推進技術(shù)迭代，計劃將發(fā)電效率提升至 55% 以上，并開發(fā)小型化、模塊化機組，拓展至分布式能源、海島供電等更多應(yīng)用場景。作為全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機組，“超碳一號” 不僅彰顯了我國在能源科技領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力，更推動全球發(fā)電技術(shù)進入 “超臨界二氧化碳時代”，為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻中國智慧與中國方案。