我国全球首台商用超临界二氧化碳发电机组投运 绿色能源技术实现重大突破

长期以来,钢铁、水泥、造纸等流程工业在生产环节会产生大量中高温余热。

如何把分散、波动、品位不一的余热更高效率地转化为电能,是提升能源利用率、降低单位产品能耗的关键课题。

现阶段,一些企业仍以传统余热蒸汽发电为主,但受制于设备体量、系统复杂度、转换效率等因素,部分余热资源未能充分回收,制约了进一步降碳增效的空间。

从技术逻辑看,难点集中在“热源适配”和“效率提升”两端:一方面,中小功率余热场景对设备占地、投资强度、运行维护提出更高要求;另一方面,中高温热源若仍沿用常规蒸汽循环,往往面临系统庞大、工况调节不够灵活等问题。

业内普遍认为,推动更高效、更紧凑的动力循环,是突破余热利用瓶颈的重要方向。

此次在贵州实现商运的“超碳一号”全球示范工程,正是面向上述痛点提出的新方案。

超临界二氧化碳发电以二氧化碳作为工质,在温度超过31℃、压力超过约73个大气压时进入超临界状态,兼具液体的流动特性与气体的可压缩特性,循环过程无明显相变。

与传统蒸汽循环相比,该技术具备设备更紧凑、系统环节更少、调控更便捷等优势,也为提升热电转换效率提供了空间。

项目成功商运,意味着相关核心设备与系统集成不仅“能运行”,更经受住了商业运行对稳定性、可靠性和可维护性的检验,标志着全球范围内该技术实现从实验室走向工程化、产业化的重要跨越。

从实际效果看,据中核集团相关负责人介绍,相比现役烧结余热蒸汽发电技术,“超碳一号”发电效率大幅提升,净发电量明显增加,同时系统简化、设备数量减少,场地需求也显著降低。

这些指标背后指向同一目标:以更小的空间、更少的设备完成更高效率的能量转换,从而降低改造门槛、提升余热项目的经济性与可复制性。

若将该技术用于全国烧结余热改造,预计每年可节约标准煤约483万吨以上,减少二氧化碳排放1285万吨以上。

对于能耗强度较高、减排压力较大的行业而言,这不仅是单个项目的效益,更意味着可观的规模化减排潜力。

从产业影响维度观察,示范工程的价值不仅在于“首台套”,更在于带动技术路线、装备制造与工程应用协同升级。

一方面,超临界二氧化碳发电系统可与多类热源组合,具备向光热发电、储能发电等场景延伸的可能,有望拓展能源系统的灵活性与多元化;另一方面,工程化落地将促进关键部件国产化、标准体系与运维经验积累,推动相关产业链完善,降低后续项目的综合成本。

对地方而言,项目在贵州落地运行,也为资源型地区和工业基地探索“存量工业提质增效、增量产业绿色发展”提供了可见、可学的样本。

把技术优势转化为广泛应用,还需在机制和路径上协同发力。

其一,强化示范引领与数据验证,通过持续运行数据、故障模式分析、全生命周期成本核算,为不同热源、不同规模的复制推广提供决策依据。

其二,推动与行业节能改造、超低排放改造、能效标杆建设等政策衔接,形成“改造需求—技术供给—金融支持—碳效评价”的闭环机制。

其三,加快标准化、模块化设计与关键装备可靠性提升,降低项目建设周期和运维成本,提升系统对工况波动的适应能力。

其四,鼓励钢铁、水泥等重点行业与科研单位、装备企业形成联合攻关与联合示范,推动从单点应用走向成套解决方案输出。

展望未来,随着“双碳”目标深入推进,工业余热开发的边际效益将不断凸显。

超临界二氧化碳发电在中高温热源场景的应用潜力,有望为传统工业的绿色转型提供新的技术抓手。

可以预期,随着更多示范项目验证、成本进一步下降以及标准体系完善,该技术或将从“示范点”走向“规模面”,在更广领域释放节能降碳与提升能效的综合效应,并与新型电力系统建设、能源结构优化形成更紧密的协同。

从“能发电”到“可商运”,一项技术的跨越往往意味着产业化门槛被真正迈过。

全球首台商用超临界二氧化碳发电机组的落地运行,既折射出我国在先进能源转换技术上的持续攻关能力,也为高耗能行业打开了更高效利用余热的新窗口。

面向未来,唯有以示范工程为起点,在技术迭代、标准建设与机制创新上同向发力,才能把更多“工业余热”转化为“绿色电能”,为高质量发展持续注入清洁动力。