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二氧化碳也能用來發(fā)電了？12月20日，全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組在貴州六盤水成功商運，這也是超臨界二氧化碳余熱發(fā)電技術(shù)“超碳一號”的全球示范工程，成為發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步例證。

此次投運的“超碳一號”示范工程，是中核集團(tuán)中國核動力研究設(shè)計院與濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司、首鋼水城鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司共同推進(jìn)的15兆瓦超臨界二氧化碳燒結(jié)余熱發(fā)電工程。

人類對發(fā)電技術(shù)的研究從未停止，但不論是傳統(tǒng)的火力發(fā)電還是先進(jìn)的核電技術(shù)，以及各類余熱蒸汽發(fā)電，原理都類似于“燒開水”，就是用熱量將水變?yōu)樗魵?，推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動來發(fā)電。但超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)則是告別“燒開水”的一種革新型熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)。

“超碳一號”總設(shè)計師黃彥平介紹，這一技術(shù)是把溫度超過31攝氏度、壓力升高至73個大氣壓以上環(huán)境中的超臨界二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)，將其送進(jìn)發(fā)電系統(tǒng)里，再通過壓縮機(jī)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(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。

“超臨界狀態(tài)下的二氧化碳，既像液體一樣密度大，又像氣體一樣粘度低，循環(huán)發(fā)電過程中不發(fā)生相變，發(fā)電效率也就更高?！秉S彥平解釋，相比之前的燒結(jié)余熱蒸汽發(fā)電技術(shù)，“超碳一號”發(fā)電效率提升85%以上，凈發(fā)電量提升50%以上。

對企業(yè)而言，發(fā)電效率的提升就意味著實實在在的收益。在原燒結(jié)工藝不變的情況下，此次投運的項目每年可多發(fā)7000余萬度電，發(fā)電收入增加近3000萬元。

當(dāng)前，鋼鐵、水泥等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是能源消耗和碳排放的重點領(lǐng)域，也是推進(jìn)“雙碳”工作的主戰(zhàn)場。大量的工業(yè)余熱以廢水廢液、高溫?zé)煔?、高溫產(chǎn)品以及爐渣等形式直接排放到環(huán)境中。把工業(yè)余熱高效利用，是節(jié)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(tǒng)緊湊、輔助系統(tǒng)少和響應(yīng)速度快的優(yōu)勢，連場地需求也可以“瘦身”50%。初步測算，如果將這項技術(shù)應(yīng)用于全國的燒結(jié)余熱改造，不僅為鋼鐵行業(yè)，也將為水泥、玻璃等其他行業(yè)的余熱利用帶來技術(shù)變革。

中核集團(tuán)已經(jīng)于2024年啟動了“熔鹽儲能+超臨界二氧化碳發(fā)電”示范項目，已入選國家能源領(lǐng)域第五批首臺（套）重大技術(shù)裝備，預(yù)計2028年完成示范應(yīng)用。

在不遠(yuǎn)的將來，超臨界二氧化碳技術(shù)還可以與各種熱源組合成發(fā)電系統(tǒng)，在光熱發(fā)電、余熱發(fā)電、儲能發(fā)電等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)加油助力。