2024年12月20日，位于成都的中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院研發(fā)的全球首臺(tái)商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組在貴州六盤(pán)水首鋼水鋼集團(tuán)成功商運(yùn)，這也是超臨界二氧化碳余熱發(fā)電技術(shù)“超碳一號(hào)”的全球示范工程。
相比現(xiàn)役燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電技術(shù)，“超碳一號(hào)”發(fā)電效率提升85%以上，凈發(fā)電量提升50%以上，同時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)化、設(shè)備減少、運(yùn)維便利，場(chǎng)地需求減小50%。“超碳一號(hào)”有助于突破世界范圍內(nèi)中小功率規(guī)模、中高溫?zé)嵩锤咝Ю玫募夹g(shù)瓶頸，加速形成新質(zhì)生產(chǎn)力，本次商運(yùn)也意味著全球首次將超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室推向商業(yè)落地，標(biāo)志其向政產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系轉(zhuǎn)進(jìn)。
“點(diǎn)碳成金”
二氧化碳如何發(fā)電？
“超碳一號(hào)”是什么？它如何將溫室氣體“點(diǎn)碳成金”？中核集團(tuán)首席科學(xué)家、“超碳一號(hào)”總設(shè)計(jì)師黃彥平揭秘——當(dāng)二氧化碳被加壓超過(guò)73個(gè)大氣壓、加熱超過(guò)31℃時(shí)，會(huì)進(jìn)入超越氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)特性的“超臨界態(tài)”，兼具高密度和低粘度的雙重優(yōu)勢(shì)，成為發(fā)電領(lǐng)域的“超級(jí)工質(zhì)”?！爸饕繕?biāo)就是替代傳統(tǒng)的水蒸氣發(fā)電技術(shù)，在同樣的能源消耗條件下發(fā)更多的電?！?/p>
黃彥平解釋?zhuān)殉R界二氧化碳送進(jìn)發(fā)電系統(tǒng)里，再通過(guò)壓縮機(jī)和換熱器把超臨界二氧化碳的壓力和溫度都升上去，這時(shí)候，高溫高壓的二氧化碳就像充了氣的皮球一樣，推動(dòng)機(jī)器旋轉(zhuǎn)起來(lái)，進(jìn)而產(chǎn)生電能?！霸诔R界狀態(tài)下的二氧化碳既像液體一樣密度大，又像氣體一樣容易被壓縮，發(fā)電效率也就更高了?！?/p>
得益于超臨界二氧化碳的物質(zhì)屬性，“超碳一號(hào)”具有效率高、系統(tǒng)緊湊、輔助系統(tǒng)少和機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的核心優(yōu)勢(shì)，且未來(lái)有望向更大功率、更高溫應(yīng)用場(chǎng)景拓展。以首鋼水鋼為例，通過(guò)本次項(xiàng)目改造，采用超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)進(jìn)行余熱回收，較燒結(jié)余熱發(fā)電行業(yè)平均水平，發(fā)電效率提升85%以上，凈發(fā)電量提升50%以上，同時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)化、設(shè)備減少、運(yùn)維便利，場(chǎng)地需求減少50%。
此外，在節(jié)能減排方面，如果將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于全國(guó)的燒結(jié)余熱改造，預(yù)計(jì)每年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約483萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放1285萬(wàn)噸以上。“這不僅對(duì)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，同時(shí)也為水泥、造紙等其他余熱利用行業(yè)帶來(lái)了深刻的技術(shù)變革?！秉S彥平說(shuō)。
