二氧化碳也能用來發電了？12月20日，全球首臺商用超臨界二氧化碳發電機組在貴州六盤水成功商運，這也是超臨界二氧化碳余熱發電技術“超碳一號”的全球示范工程，成為發電技術的進步例證。
此次投運的“超碳一號”示范工程，是中核集團中國核動力研究設計院與濟鋼集團國際工程技術有限公司、首鋼水城鋼鐵（集團）有限責任公司共同推進的15兆瓦超臨界二氧化碳燒結余熱發電工程。
人類對發電技術的研究從未停止，但不論是傳統的火力發電還是先進的核電技術，以及各類余熱蒸汽發電，原理都類似于“燒開水”，就是用熱量將水變為水蒸氣，推動汽輪機轉動來發電。但超臨界二氧化碳發電技術則是告別“燒開水”的一種革新型熱電轉換技術。
“超碳一號”總設計師黃彥平介紹，這一技術是把溫度超過31攝氏度、壓力升高至73個大氣壓以上環境中的超臨界二氧化碳作為循環工質，將其送進發電系統里，再通過壓縮機和換熱器提高超臨界二氧化碳的壓力和溫度，讓高溫高壓的二氧化碳推動透平旋轉，進而產生電能。
“超臨界狀態下的二氧化碳，既像液體一樣密度大，又像氣體一樣粘度低，循環發電過程中不發生相變，發電效率也就更高。”黃彥平解釋，相比之前的燒結余熱蒸汽發電技術，“超碳一號”發電效率提升85%以上，凈發電量提升50%以上。
對企業而言，發電效率的提升就意味著實實在在的收益。在原燒結工藝不變的情況下，此次投運的項目每年可多發7000余萬度電，發電收入增加近3000萬元。
當前，鋼鐵、水泥等傳統產業是能源消耗和碳排放的重點領域，也是推進“雙碳”工作的主戰場。大量的工業余熱以廢水廢液、高溫煙氣、高溫產品以及爐渣等形式直接排放到環境中。把工業余熱高效利用，是節能降碳的一個實招、硬招。
專家表示，“超碳一號”不僅效率高，而且有系統緊湊、輔助系統少和響應速度快的優勢，連場地需求也可以“瘦身”50%。初步測算，如果將這項技術應用于全國的燒結余熱改造，不僅為鋼鐵行業，也將為水泥、玻璃等其他行業的余熱利用帶來技術變革。
中核集團已經于2024年啟動了“熔鹽儲能+超臨界二氧化碳發電”示范項目，已入選國家能源領域第五批首臺（套）重大技術裝備，預計2028年完成示范應用。
在不遠的將來，超臨界二氧化碳技術還可以與各種熱源組合成發電系統，在光熱發電、余熱發電、儲能發電等領域具有良好的應用前景，為實現“雙碳”目標加油助力。
策劃：陳芳
記者：高敬、李力可、肖艷
統籌：楊麗萍、趙超、楊洋
新華社國內部、新華社四川分社、新華社貴州分社聯合出品
