"超碳一号"全球示范工程全面建成 全球首套超临界二氧化碳发电项目成功并网

2026年5月30日21时45分，贵州六盘水首钢水城钢铁集团厂区内，随着并网指令顺利下达，全球首套2×15兆瓦超临界二氧化碳余热发电项目——"超碳一号"全球示范工程第二台机组成功实现并网发电。这标志着由中核集团中国核动力研究设计院联合济钢国际、首钢水钢共同打造的全球首个超临界二氧化碳余热发电技术示范工程全面建成。

两台机组全部投运后，"超碳一号"示范工程将形成30兆瓦稳定装机容量，成为全球规模最大、技术最先进、运行最成熟的超临界二氧化碳发电标杆项目。

技术突破与项目进展

"超碳一号"全球示范工程第一台机组于2025年12月20日正式投入商业运行，截至目前已稳定运行超5个月。各项性能指标均达到或优于设计标准，核心设备可靠性、系统稳定性经受住了长时间多工况的实战检验。此次第二台机组经过紧张调试，顺利并网发电，即将转入正式商业运行。

该项目总投资2.64亿元，总装机容量达30.6兆瓦，于2023年12月开工建设。2025年11月23日机组完成调试并网发电，最终顺利商运。项目采用EMC（合同能源管理）模式推进，由三方联合攻关：中核集团中国核动力研究设计院提供核心技术，首钢水城钢铁集团提供热源与场地保障，济钢集团国际工程技术有限公司负责投资、设计、建设和运营。

技术原理与优势

超临界二氧化碳发电技术是一种革新型热电转换技术。当二氧化碳被加压至7.38兆帕、加热至31℃时，会进入超越气态和液态物质特性的"超临界态"，兼具高密度和低粘度的双重优势。整个发电过程中，二氧化碳都处于超临界态，没有相变，做功能力强。

相比现役烧结余热蒸汽发电技术，"超碳一号"发电效率提升85%以上，净发电量提升50%以上。具体优势包括：

1. 高效率：中高温下效率高于传统水蒸气朗肯循环

2. 超紧凑：机组体积小、重量轻，能量密度高，设备减少，场地需求减小50%

3. 快响应：系统简单，能快速启停和负荷跟踪，适宜间歇式热源

4. 环保性：水耗降低50%以上，近零排放

5. 安全性：最高工作压力为23兆帕，比超超临界蒸汽动力机组压力（不低于31兆帕）更低

核心技术突破

从2009年开始，中核集团中国核动力研究设计院联合东方电气集团、西安交通大学、西北工业大学、清华大学、四川大学等国内优势企业和高校团队，攻克了"两机三器一系统"从设计、制造到集成应用的系列关键技术。

主要技术难题突破包括：

1. 超临界二氧化碳压缩机研制：在物理性质变化剧烈的临界点附近实现对二氧化碳的稳定压缩

2. 高比表面积换热器研制：采用真空扩散焊工艺，解决超临界二氧化碳表面换热能力差（仅为水的三分之一左右）的问题

3. 高温高压密封技术：确保在高温高压环境下尽可能少的工质泄漏

4. 系统集成优化：完成上千次试验，破解水、锈、垢、油等关键问题

经济效益与产业影响

项目投运后，年发电量约1.2亿度，比蒸汽发电增加4000多万度，每年可为首钢水城钢铁集团增收数千万元。每吨烧结矿余热净发电量保持在21℃左右，远超13.5℃的行业平均水平。

超临界二氧化碳发电技术被美国能源局2017年列为国家能源领域战略性前沿技术第2位，2018年入选《麻省理工科技评论》"全球十大突破性技术"。2021年，该技术被列入我国"十四五能源领域科技创新规划"。

未来应用前景

除了钢铁行业余热利用，超临界二氧化碳发电技术在多个领域拥有广阔应用前景：

1. 核能领域：中核集团已启动"熔盐储能+超临界二氧化碳发电"示范项目，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

2. 光热发电：适用于太阳能光热发电系统

3. 地热发电：可用于地热能开发利用

4. 工业余热回收：适用于化工、水泥、玻璃等高耗能行业

全球意义

"超碳一号"全球示范工程的全面建成，充分证明了超临界二氧化碳余热发电技术的技术先进性、系统可靠性和运行灵活性。该项目标志着全球首次将超临界二氧化碳发电技术从实验室推向商业落地，具有里程碑式的意义。

当前，全球能源格局正经历深刻变革，高效、清洁、低碳成为能源技术发展的核心方向。"超碳一号"的全面建成，既是我国实现高水平科技自立自强的生动实践，也是践行新发展理念、推动高质量发展的重大成果。

未来，中核集团中国核动力研究设计院将持续深耕超临界二氧化碳发电技术领域，加快技术迭代与产业化推广，以更多原创性、引领性科技突破，为我国能源转型、科技强国建设贡献更大力量。

【常见问题】

问题1：什么是超临界二氧化碳发电技术？

回答1：超临界二氧化碳发电技术是一种革新型热电转换技术，利用二氧化碳在超临界状态（温度超过31℃、压力超过7.38兆帕）下兼具液体高密度和气体低粘度的独特物性，通过闭式布雷顿循环实现高效发电。与传统"烧开水"的蒸汽朗肯循环不同，该技术在整个过程中二氧化碳都处于超临界态，没有相变，做功能力强。

问题2："超碳一号"相比传统发电技术有哪些优势？

回答2："超碳一号"相比传统烧结余热蒸汽发电技术具有五大优势：1）发电效率提升85%以上；2）净发电量提升50%以上；3）系统紧凑，场地需求减少50%；4）水耗降低50%以上，近零排放；5）响应速度快，能快速启停和负荷跟踪。项目年发电约1.2亿度，比蒸汽发电增加4000多万度。

问题3：超临界二氧化碳发电安全吗？

回答3：超临界二氧化碳发电是安全的。二氧化碳的临界压力是7.38兆帕（73.8个大气压），"超碳一号"示范机组最高工作压力为23兆帕。而传统超超临界水蒸气机组的工作压力不低于31兆帕。相对而言，230个大气压的工作系统比310个大气压的工作系统安全性更高。此外，二氧化碳化学性质稳定、无毒无害、不可燃，避免了大规模工业应用的安全风险。

【话题追踪】

1、2026年05月31日 21:36:00 全球首个超临界二氧化碳余热发电技术示范工程全面建成 中国科技网

2、2026年05月31日 20:08:00 "超碳一号"全球示范工程全面建成 光明网

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4、2026年05月31日 19:23:00 "超碳一号"第二台机组成功并网发电 环球网

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