文章核心观点 - 超临界二氧化碳循环发电是一项具有划时代意义的前沿技术，将成为建设现代能源体系的重要组成部分，对我国实现能源清洁低碳转型具有重大意义 [1] - 该技术有望改变140多年来以水蒸汽朗肯循环为主导的传统能源动力转换系统格局，在煤炭灵活高效发电、光热储能电站、核能动力等领域具备替代潜力 [2] - 由西安热工研究院等单位联合完成的“面向新型电力系统的超临界二氧化碳发电技术及应用”获2024年度陕西省科技奖技术发明奖一等奖 [1] - 全球首台5兆瓦超临界二氧化碳发电试验机组已成功投运并完成验证，研究成果整体达到国际领先水平 [3] - 首个商业化示范机组（50兆瓦燃煤超临界二氧化碳发电示范机组）已进入建设阶段，预计将成为全球首座具有商用意义的大型高效、灵活、低碳的燃煤超临界二氧化碳循环发电机组 [4][5] 技术优势与特点 - 技术原理：以二氧化碳为工质，在临界点（7.38兆帕、31.2℃）以上运行的闭式布雷顿循环发电系统，经过压缩、吸热、膨胀和冷却等过程实现能量高效转化 [2] - 效率与灵活性：发电效率比传统蒸汽机组高35个百分点，调节速率是传统蒸汽机组的34倍 [2] - 系统特点：具有发电效率高、全工况灵活性好、一次能源适用性广、系统设备简单紧凑等特点 [2] - 环境适应性：空冷机组可无水运行，适应缺水和高寒地区 [2] - 应用潜力：能够满足以风电和光伏为主的新能源接入对电力系统灵活性和安全稳定性的新要求 [2] 研发历程与核心突破 - 研发启动：西安热工研究院清洁低碳热力发电国家工程研究中心于2015年12月组建超临界流体先进动力系统初创团队，开始系统性研究 [3] - 平台建设：2017年1月，兆瓦级高温高压超临界二氧化碳流动传热基础实验平台建成，拉开5兆瓦超临界二氧化碳机组研制的序幕 [3] - 技术体系：开发了超临界二氧化碳新型动力循环系统构建原理和方法，研发了新工质能量传递过程机理与装备设计制造关键技术、新型动力循环系统灵活高效运行控制技术等，形成了原创技术发明体系 [3] - 试验机组投运：2021年5月，全球首台5兆瓦超临界二氧化碳发电试验机组在西安热工研究院科研产业基地成功投运，同年10月实现满发并完成长周期验证 [3] - 性能验证：2022年2月，经第三方性能测试，机组实现2000多小时连续安全稳定运行，各项参数指标均达到或优于设计值，研究成果整体达到国际领先水平 [3] 产业化与商业化进展 - 创新联合体：2021年，西安热工研究院牵头成立超临界二氧化碳发电技术创新联合体，集成高校、科研院所和动力装备制造企业等40余家单位的优势力量，形成“科学—技术—工程—产业”紧密全产业链 [4] - 示范项目签约：2022年6月，陕西榆林能源集团有限公司与西安热工研究院签订战略合作协议，将应用该技术建设50兆瓦燃煤超临界二氧化碳发电示范机组 [4] - 国家认可：2025年9月，该项目入选国家能源局第五批能源领域首台（套）重大技术装备 [4] - 项目设计：项目拟在榆能集团银河电厂通过扩建方式实施，最大限度利用原有电厂设备及设施，设计为热电联产模式，预计发电效率超过40%，并具有灵活调峰能力 [4] - 项目意义：项目建成后将成为全球首座具有商用意义的大型高效、灵活、低碳的燃煤超临界二氧化碳循环发电机组，打造我国存量中小煤电新型电力系统的样板工程 [4][5]