今天（20日），全球首台商用超臨界二氧化碳發電機組“超碳一號”示範工程在貴州六盤水首鋼水城鋼鐵廠成功投運，意味着全球首次將超臨界二氧化碳發電技術從實驗室推向商業落地。

“超碳一號”如何發電？

不論是傳統的火力發電還是先進的核電技術，以及各類餘熱蒸汽發電，原理都類似於“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。而“超碳一號”是將液態二氧化碳加溫、加壓成為超臨界狀態帶動發電機發電。

二氧化碳在超臨界狀態下密度大，接近液體，使得它能儲存更多能量，如同一個“壯漢”，比起傳統水蒸氣“肌肉”更多，而且它的黏度很低，接近氣體，意味着流動阻力更小，直接加熱膨脹做功，不發生相變，過程更為簡單，響應速度更快。

超臨界二氧化碳發電分為四個步驟：壓縮、加熱、膨脹、冷卻，就像往一個鋼鐵容器裡吹氣，隨着吹的氣越來越多，容器裡的氣體密度和壓力越來越大，再給容器內部升溫，形成高溫高壓環境，使內能大大增加。

這時，給容器開一個小孔，高溫高壓的氣體快速噴出，推動一個風車拖動發電機轉動，從而實現發電。

據介紹，相比目前使用的燒結餘熱蒸汽發電技術，“超碳一號”發電效率可以提升85%以上，在原有發電基礎上，每年還可以多發電7000萬千瓦時以上。

未來應用前景如何？

記者了解到，“熔鹽儲能+超臨界二氧化碳發電”新能源儲能發電示範項目預計2026年上半年在新疆開工建設，項目利用風電光伏富餘電力加熱熔鹽，在電網需要時，高溫熔鹽通過超臨界二氧化碳將熱能快速轉化為電能。

此外，超臨界二氧化碳發電技術在海上油氣鑽井平台、大型船舶這些對設備體積要求較高的領域也有廣闊的應用前景。“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%。

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。大量的工業餘熱以廢水廢液、高溫煙氣、高溫產品以及爐渣等形式直接排放到環境中。把工業餘熱高效利用，是節能降碳的一個實招、硬招。

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、餘熱發電、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。