技术原理与核心优势 - 超临界二氧化碳发电技术采用超临界态二氧化碳作为循环工质 当二氧化碳温度超过31摄氏度 压力升高至73个大气压以上即进入超临界态 此时其兼具液体高密度和气体低黏性 易压缩的优点 相比水“力气”更大 做功能力更强 [2][5] - 其工作原理类似于“超级快递员” 包含四个步骤：从热源处“揽收”热能 带着热能高速冲向涡轮机 膨胀做功将热能高效转换为电能 以及冷却后恢复初始状态继续循环 该过程不生产能量 而是提高热能利用率 [2][6] - 该技术采用布雷顿循环 具备高效率 小体积 快响应等优势 [8] - 全球首台商用机组（“超碳一号”）相比现役烧结余热蒸汽发电技术 发电效率提升85%以上 净发电量提升50%以上 相当于每年多发电7000万千瓦时 [3][9] - 相比传统蒸汽发电技术 该技术可减少一半的场地需求 并且系统紧凑 辅助系统少 响应速度快 [9] 项目进展与行业地位 - 2023年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）有限责任公司成功商运并满功率发电 [3][9] - 该示范工程为全球首个超临界二氧化碳余热发电技术“超碳一号” [3] - 研发团队自2009年开始攻关 当时国内技术处于空白 面临设计 制造 试验“三缺”局面 团队通过长期攻坚 打破了国际垄断 发明了工程化的工业母机 并具备了全系统与微通道换热器 压缩机 透平机等关键设备的成套研制能力 [7][8] - 2021年 团队实现了全球首次再压缩型兆瓦级系统满功率发电 全面巩固技术优势 [8] - 团队还打造了国际首款基于Modelica的先进核能系统统一建模与分析平台（NUMAP） 为技术优化提供软件支撑 [8] 应用场景与市场前景 - 该技术可与各种热源组合成发电系统 应用场景包括火力 核能 工业余热 地热 生物质等领域 可构建千瓦级至千兆瓦级等不同功率等级的模块化 智能化发电机组 [2][9] - 该技术不仅适用于钢铁行业 也将为水泥 玻璃等其他行业的余热利用带来技术变革 [9] - 在新疆的示范项目将熔盐储热与超临界二氧化碳结合 形成综合发电技术 该技术用水量少 在干旱缺水地区很有优势 预计2028年完成示范应用 [9] - 业内人士估计 该技术当前市场规模已达千亿级 未来有望突破万亿级 [9] 全球竞争与战略意义 - 超临界二氧化碳发电技术已成为全球竞逐的焦点 美国将其列为国家能源领域战略性前沿技术 投入巨资开展工业验证和示范 日本 法国 韩国 加拿大 捷克等国也在持续跟进 [6] - 中国已将该技术列入《“十四五”能源领域科技创新规划》 国内各大高校 研究机构 企业共同参与攻关 [6] - 全球范围内该技术才刚起步 竞争颇为激烈 对手赶超速度很快 [9]