2025 年 12 月 3 日，貴州六盤水超臨界二氧化碳發電示范工程現場傳來重磅消息：我國自主研發的全球首臺商用超臨界二氧化碳發電機組 “超碳一號” 已正式完成并網調試，進入滿功率運行沖刺階段，預計 2025 年內實現額定功率穩定發電。中國核動力研究設計院項目總負責人王強在接受采訪時證實，目前機組各項運行參數平穩，余熱利用率、發電效率等核心指標均達到設計標準，標志著我國在超臨界二氧化碳發電技術領域實現從理論到工程化應用的全面突破，搶占了全球高端能源裝備研發的 “制高點”。

　　這一突破性進展的背后，是我國應對能源危機與實現 “雙碳” 目標的戰略需求，以及十余年的自主攻關歷程。長期以來，全球發電領域主要依賴水蒸氣作為能量傳遞介質，傳統火電機組的發電效率普遍在 35%-40% 之間，且存在設備體積龐大、余熱浪費嚴重等弊端。隨著 “雙碳” 目標成為全球共識，尋找高效、低碳的新型發電技術，成為能源領域的核心課題。超臨界二氧化碳發電技術因具有效率高、體積小、環保性強等優勢，被視為下一代發電技術的核心方向，但該技術涉及復雜的熱功轉換原理與高精度設備制造，長期被歐美國家壟斷在實驗室階段，未實現工程化應用。在此背景下，中國核動力研究設計院自 2010 年起組建專項研發團隊，扎根成都開展技術攻關，全程未借鑒任何國外技術經驗，歷經上千次實驗，終于攻克了超臨界二氧化碳循環系統設計、核心設備制造等一系列 “卡脖子” 難題，實現了全鏈條自主化。

　　“超碳一號” 的核心創新，在于以超臨界二氧化碳為 “超級工質”，重塑了發電的能量轉換邏輯。當二氧化碳被加壓至 7.38 兆帕、加熱至 31℃時，會進入兼具氣態低粘度與液態高密度特性的超臨界態，其熱導率是傳統水蒸氣的 3-5 倍，流動阻力僅為水蒸氣的 1/10。這種獨特的物理特性，使得 “超碳一號” 的熱能轉換效率大幅提升 —— 相較于傳統火電機組，其發電效率提高 42.7%，達到 48.9% 的全球領先水平;余熱利用率提升超 50%，能高效回收工業生產中大量浪費的中低溫余熱;年發電量較同功率傳統機組增加 84%，以單臺機組為例，每年可多發電約 2.1 億千瓦時，相當于節約標準煤 6.5 萬噸，減少二氧化碳排放 17.8 萬噸。為實現這一突破，研發團隊創新設計了閉式循環系統，配套研制出全球首臺超臨界二氧化碳高速透平機、高效換熱器等核心設備，其中透平機轉速高達 6 萬轉 / 分鐘，精度控制在微米級，整體設備體積僅為傳統機組的 1/3，大幅降低了占地面積與建設成本。

　　自主研發的艱辛歷程，鑄就了 “超碳一號” 的硬核實力。2019 年 10 月，中國核動力研究設計院在成都完成全球首次 MW 級超臨界二氧化碳發電裝置滿功率穩定發電，驗證了技術可行性;2023 年 10 月，與濟鋼集團國際工程技術有限公司簽訂示范工程合同，在貴州六盤水啟動全球首臺商用機組建設 —— 該地區豐富的工業余熱資源與煤炭產業轉型需求，為技術應用提供了理想場景。在建設過程中，團隊克服了超臨界環境下材料腐蝕、系統密封等工程難題，創新采用鎳基合金與特種密封技術，確保機組在高溫高壓環境下的長期穩定運行。2025 年 9 月，機組完成首次整套啟動調試;11 月，順利通過電網接入測試;12 月，正式進入并網調試階段。值得驕傲的是，該機組的核心技術 “超臨界二氧化碳熱功轉換關鍵技術” 已榮獲四川省技術發明獎一等獎，并獲批國家能源領域首臺套重大技術裝備，相關專利達 230 余項，構建起完整的自主知識產權體系。

　　“超碳一號” 的工程化應用，為全球能源轉型提供了全新解決方案。其最大優勢在于適配多領域熱源，不僅可用于火力發電升級改造，還能與太陽能光熱發電、地熱發電、生物質發電等可再生能源結合，解決其能量輸出不穩定的痛點 —— 通過超臨界二氧化碳循環系統存儲多余電能，在需要時釋放，實現 “削峰填谷”。在工業領域，該技術可回收鋼鐵、水泥、化工等行業的中低溫余熱(200-400℃)，這些余熱此前因利用效率低被大量排放，而 “超碳一號” 能將其轉化為清潔電能，為工業節能降碳提供關鍵支撐。目前，已有來自德國、日本、美國等 10 余個國家的能源企業表達合作意向，希望引進該技術用于本國能源項目升級。國家能源局相關負責人表示，“超碳一號” 的成功，標志著我國在高端能源裝備領域實現從 “跟跑” 到 “領跑” 的跨越，預計未來 5 年，該技術將在全國推廣應用超 50 臺套，帶動相關產業產值超千億元，為我國 “雙碳” 目標實現注入強勁動能。

　　目前，“超碳一號” 正在進行滿功率運行前的最后測試，團隊針對不同負荷工況、極端天氣條件等開展專項驗證，確保機組安全穩定運行。后續，研發團隊將持續推進技術迭代，計劃將發電效率提升至 55% 以上，并開發小型化、模塊化機組，拓展至分布式能源、海島供電等更多應用場景。作為全球首臺商用超臨界二氧化碳發電機組，“超碳一號” 不僅彰顯了我國在能源科技領域的自主創新能力，更推動全球發電技術進入 “超臨界二氧化碳時代”，為構建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻中國智慧與中國方案。