北京日報(bào)記者從中核集團(tuán)獲悉，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”的全球示范工程。
作為一種新型發(fā)電技術(shù)，“超碳一號”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)，具有里程碑式的意義。
超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置
“超碳一號”示范工程是中核集團(tuán)中國核動力研究設(shè)計(jì)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)的全球首套2×15兆瓦超臨界二氧化碳燒結(jié)余熱發(fā)電工程。
“超碳一號”總設(shè)計(jì)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(gè)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。
相比現(xiàn)役燒結(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，同時(shí)系統(tǒng)簡化、設(shè)備減少、運(yùn)維便利，場地需求減少50%。
作為一種革新型熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)，“超碳一號”以超臨界二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)，具有效率高、系統(tǒng)緊湊、輔助系統(tǒng)少和機(jī)動性強(qiáng)的核心優(yōu)勢，且未來有望向更大功率、更高溫應(yīng)用場景拓展。
全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組三維示意圖
據(jù)了解，美國能源局2017年將超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)列為國家能源領(lǐng)域戰(zhàn)略性前沿技術(shù)第二位，進(jìn)行長期持續(xù)投資；2018年，超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)入選《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術(shù)”。2021年，超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)被列入我國“十四五能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃”。
2023年12月，“超碳一號”示范工程啟動建設(shè)。除了該示范項(xiàng)目，中核集團(tuán)還于2024年啟動“熔鹽儲能+超臨界二氧化碳發(fā)電”示范項(xiàng)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(jì)2028年完成示范應(yīng)用。此外，超臨界二氧化碳還在光熱發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景。
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