2025年12月20日，贵州六盘水首钢水城钢铁厂区内，随着“超碳一号”发电机组完成满负荷连续运行验收，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组正式宣告商运。这台由中核集团核动力院联合济钢集团等单位协同攻关的“能源黑科技”，以超85%的发电效率跃升、50%的场地需求缩减，彻底颠覆了传统发电“烧开水”的固有模式，标志着我国在下一代高效低碳发电技术领域实现从跟跑到领跑的跨越，为工业余热利用、新能源消纳提供了革命性解决方案，为“双碳”目标落地注入强劲动能。

  从火力发电到核电，从余热发电到光热发电，人类百余年来的发电技术始终未脱离“烧开水”的核心逻辑——通过热源将水转化为水蒸气，推动汽轮机旋转发电。这一模式不仅效率受限，更存在系统庞大、响应迟缓等固有缺陷。而“超碳一号”采用的超临界二氧化碳发电技术，以全新的热力学循环彻底打破了这一桎梏。

  其核心原理在于利用超临界状态的二氧化碳作为循环工质。当二氧化碳处于温度超过31℃、压力达到73个大气压以上的超临界状态时，会兼具液体的高密度与气体的低粘度特性，在循环过程中无需经历相变就可以完成能量转换。“这种特性让能量传递效率大幅度的提高，相比传统烧结余热蒸汽发电技术，‘超碳一号’的发电效率提升85%以上，净发电量提升50%以上。”项目总设计师黄彦平解释道。更令人惊叹的是，整套机组体积仅为同容量蒸汽轮机的1/30，场地需求直接缩减50%，完美适配钢铁厂等场地受限的工业场景。

  这一突破背后是十余年的技术攻坚。中核集团核动力院自2009年起深耕该领域，攻克了“两机三器一系统”从设计、制造到集成应用的全链条关键技术，建立起完整的自主研发体系。其中，针对超临界二氧化碳高温度高压力环境的特别的条件，研发团队联合东方电气等企业打造了耐蚀合金材料与特种密封件，确保机组在极端工况下的长期稳定性，相关核心技术已形成400余项专利，实现100%自主可控。

  “超碳一号”的成功商运，绝非单一技术的胜利，而是“技术+产业+市场”协同创新的典范。作为钢铁行业的耗能大户，首钢水钢每年产生的烧结余热总量巨大，传统余热发电技术仅能回收其中一小部分能量。而“超碳一号”的落地，恰好实现了工业余热资源的“吃干榨净”。

  这一示范工程采用“资本+技术+市场”的创新合作模式，由济钢集团以合同能源管理（EMC）模式推动落地，核动力院提供核心技术支撑，首钢水钢提供工业余热场景与应用需求，形成了产学研用深层次地融合的创新联合体。项目从2023年12月开工建设，到2025年11月并网调试，再到12月正式商运，仅用两年时间就完成了从技术验证到商业落地的全流程，创造了前沿技术产业化的“中国速度”。

  现场实测多个方面数据显示，在不改变原有烧结工艺的前提下，“超碳一号”每年可从首钢水钢的烧结余热中多发7000万千瓦时电力，相当于每年减少标准煤燃烧2.3万吨，减少二氧化碳排放5.8万吨。对企业而言，这在某种程度上预示着每年新增近3000万元的发电收入，实现了环保效益与经济效益的双赢。中国工程院院士于俊崇带领的专家组鉴定后一致认为，该项目总体技术水平达到国际领头羊，填补了全球范围内中小功率、中高温热源高效利用的技术空白。

  当前我国能源转型正面临两大核心挑战：一是工业领域大量余热资源未被充分的利用，造成能源浪费与碳排放增加；二是风电、光伏等新能源存在间歇性、波动性，亟需灵活高效的调峰电源保障电网稳定。“超碳一号”的商运，恰好为这两大难题提供了一体化解决方案。

  在工业节能领域，钢铁、水泥、玻璃等行业每年产生的工业余热总量超亿吨标准煤，传统技术回收率不足30%。“超碳一号”的技术路径可直接复制应用于这一些行业，预计若在全国钢铁行业烧结余热改造中推广，每年可新增发电量超100亿千瓦时，相当于节约320万吨标准煤。在新能源消纳领域，“超碳一号”具备0-100%全负荷调峰能力，冷态启动仅需15分钟，响应速度是传统机组的4倍以上，能快速匹配风电、光伏的功率波动，大幅度的提高电网对新能源的接纳能力。

  更广阔的应用场景还在不断拓展。中核集团已启动“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”示范项目，该项目入选国家能源领域第五批首台（套）重大技术装备，预计2028年完成示范应用。未来，这一技术还可与光热发电、核电、地热等多种热源结合，形成覆盖多场景的高效发电体系，推动能源利用效率的全面跃升。

  超临界二氧化碳发电技术早已被全球公认为能源领域的战略性前沿技术。美国能源局2017年将其列为国家能源领域战略性前沿技术第2位，持续加大研发投入；2018年该技术入选《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”。此前，美、日、德等国均开展了相关研究，但均停留在实验室试验或小功率示范阶段，未能实现商业落地。

  “超碳一号”的成功商运，使我国在这一前沿领域率先实现产业化突破，掌握了全球技术话语权。项目已累计申请相关专利47项，其中核心技术专利已获得国际授权，形成了完整的自主知识产权体系。更重要的是，项目推动形成了以超临界二氧化碳发电技术为核心的产学研共同体，整合了东方电气、西安交大、清华大学等国内优势资源，具备了从精细设计到成套供货的全链条能力，为技术规模化推广奠定了产业基础。

  行业专家指出，虽然当前超临界二氧化碳发电技术仍面临核心部件成本比较高、产业链配套待完善等挑战，但随着规模化应用与标准化生产推进，度电成本有望迅速下降。预计到“十四五”末期，50兆瓦级机组将显现经济优势，成为风光配储之外的重要调峰补充，推动我们国家能源结构向更高效、更低碳、更安全的方向转型。

  从贵州六盘水的钢铁厂区到未来的光热电站、储能基地，“超碳一号”的商运不仅是一项技术的突破，更是我国能源发展理念的升级。它让工业余热从“废弃资源”变为“绿色电能”，让发电系统从“庞大笨重”走向“紧凑高效”，为破解能源转型中的效率与安全难题提供了中国方案。

  在“双碳”目标引领下，能源技术创新已成为核心竞争力。“超碳一号”的成功实践，彰显了我国产学研协同创新的强大活力，也为全球能源转型提供了可复制的技术路径。随着后续“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”等项目的推进，这一技术将在更多场景落地生根，推动我们国家从能源大国向能源强国跨越，在全球能源革命浪潮中书写更多中国篇章。返回搜狐，查看更加多