工业之美 | 二氧化碳也能发电，中国首座机组投运了|界面新闻

实习记者 | 刘云飞

温室气体二氧化碳，有了新的用途。它能取代水蒸气来发电。

12月8日，中国华能集团有限公司（下称华能集团）自主研发的超临界二氧化碳循环发电试验机组，在华能西安热工院顺利完成72小时试运行，标志着正式投运。

该机组发电功率为5兆瓦，最高温度600℃，最高压力20兆帕，是目前全球容量最大的同类型机组。

超临界二氧化碳循环发电技术，是热力发电领域一项重要的变革性技术。采用该技术的发电机组，管道中流动的不再是水和蒸汽，而是二氧化碳。

相比传统的水蒸气发电机组，二氧化碳发电机组的规模也明显更小。相同装机容量下，其透平主轴长度只有蒸汽轮机的1/25。

机组将收集来的二氧化碳通过压缩机，升压到20MPa（兆帕）以上，再通过热源加热到600摄氏度形成高温高压气体，推动气轮机旋转，将热能转化成机械能，进而带动发电机发电。

不同于传统主流热力发电技术，超临界二氧化碳循环发电技术以二氧化碳为循环工质，热电转换效率也更高。在主气温度600℃的条件下，此技术在热电转换效率较蒸汽机组提升3～5个百分点。

华能集团表示，西安项目的成功投运，验证了超临界二氧化碳循环发电技术工业运行的可行性。有望彻底改变传统热力发电技术140多年来，以水蒸汽为主流工质的发电方式，进一步提升能源利用效率。

据华能集团介绍，二氧化碳发电机组还可以实现0～100%全负荷调峰，灵活性好；且污染小。采用此机组的燃煤电厂，单位发电碳排放强度可减少百分之十。

当前，工业生产中废弃的二氧化碳绝大多数直接排放到了空气中，超临界二氧化碳发电技术则可以循环利用这些废弃物拿来作为发电的介质。

据央视新闻报道，华北电力大学校长、中国工程物理学会副理事长杨勇平称，二氧化碳循环发电在世界上属于前沿领域。灵活性好，可以迅速启停，快速变负荷，对消纳新能源也非常有利。

近年来，美国、法国、日本、韩国等国家的顶级研发机构和电力企业，均围绕该技术开展了一系列基础研究和产业化布局，力图抢占该领域的技术主导权。

2014年，华能集团启动该技术前期研究，由西安热工院牵头，共历时七年，成功设计制造出包括超临界二氧化碳锅炉、印刷电路板式换热器、透平、压缩机、干气密封在内的多个关键装置。其中，核心设备国产化率达到100%，申请专利400余项。

华能集团表示，下一阶段，将积极推动超临界二氧化碳循环发电技术在高效光热、电热储能、先进核电和灵活火电等领域的研发与应用，计划在“十四五”期间建成50兆瓦超临界二氧化碳循环发电商业示范电站。