近日,全球首台商用超临界二氧化碳(sCO₂)发电机组在贵州六盘水首钢水城钢铁基地顺利完成并网调试,迈入满功率运行准备阶段。这一突破标志着我国在高效热电转换技术上实现了从实验室到工业应用的跨越,为工业余热的高效利用开辟了新途径,也使中国在全球清洁能源技术竞争中占据了有利位置。
该机组由中核集团中国核动力研究设计院(简称“核动力院”)自主研发设计,联合济钢集团国际工程技术有限公司共同推进实施,是全球首套2×15兆瓦超临界二氧化碳烧结余热发电示范工程。超临界二氧化碳发电技术因其高效的能量转换率而备受瞩目,该项目利用二氧化碳替代传统的水蒸气作为工质,在烧结余热回收领域实现了重大突破。项目成功投运后,余热利用率将比传统蒸汽发电技术提升50%以上,大幅提高能源转化效率,降低碳排放。这一创新技术不仅为高耗能行业绿色转型提供强有力的技术支撑,也为中国乃至全球的碳中和目标做出了积极贡献。

超临界二氧化碳发电技术是一种革新型热电转换路径,以处于超临界状态的二氧化碳作为循环工质,替代传统“烧开水”式蒸汽轮机系统。得益于超临界二氧化碳高密度、低黏度、优异传热性能等物理特性,该技术具备高效率、超紧凑、快响应三大核心优势。系统设备体积仅为传统蒸汽系统的1/4至1/10,占地面积小,适合模块化部署,特别适用于钢铁、化工、水泥等存在大量中高温余热的工业场景。
此次并网机组的核心设备,包括高效透平、压缩机、印刷电路板式换热器及回热系统,均由国内自主研制,实现了从材料、部件到整机系统的全国产化。东方电气集团东方汽轮机有限公司承担了压气机与透平等关键设备的制造任务,彰显我国高端装备制造的综合实力。经过十余年的持续攻关,核动力院已构建起覆盖基础研究、工程设计、装备制造与系统集成的完整产业链,于2019年实现全球首次实验室满功率稳定发电,如今终于迎来商业化落地的历史性时刻。

专家指出,该技术的成功应用,不仅填补了全球中小功率规模、高温热源场景下能源动力技术的长期空白,更具备向更大功率、更高温度拓展的潜力。未来,超临界二氧化碳发电技术可广泛应用于先进核能(如高温气冷堆、熔盐堆)、太阳能光热发电、海上浮动平台、热力储能等领域,成为构建安全、高效、清洁新型能源体系的核心装备之一。
首钢水城钢铁项目的成功并网,意味着这项颠覆性技术正式从科研走向产业,从理论走向实践。它不仅是一次技术验证,更是一场能源利用方式的深刻革命。随着“双碳”战略深入推进,高效、低碳、智能的能源系统将成为发展主旋律,而超临界二氧化碳发电技术,正站在这场变革的潮头。