今天（20日），全球首臺商用超臨界二氧化碳發(fā)電機組“超碳一號”示范工程在貴州六盤水首鋼水城鋼鐵廠成功投運，意味著全球首次將超臨界二氧化碳發(fā)電技術從實驗室推向商業(yè)落地。

“超碳一號”如何發(fā)電？

不論是傳統(tǒng)的火力發(fā)電還是先進的核電技術，以及各類余熱蒸汽發(fā)電，原理都類似于“燒開水”，就是用熱量將水變?yōu)樗魵?，推動汽輪機轉動來發(fā)電。而“超碳一號”是將液態(tài)二氧化碳加溫、加壓成為超臨界狀態(tài)帶動發(fā)電機發(fā)電。

二氧化碳在超臨界狀態(tài)下密度大，接近液體，使得它能儲存更多能量，如同一個“壯漢”，比起傳統(tǒng)水蒸氣“肌肉”更多，而且它的黏度很低，接近氣體，意味著流動阻力更小，直接加熱膨脹做功，不發(fā)生相變，過程更為簡單，響應速度更快。

超臨界二氧化碳發(fā)電分為四個步驟：壓縮、加熱、膨脹、冷卻，就像往一個鋼鐵容器里吹氣，隨著吹的氣越來越多，容器里的氣體密度和壓力越來越大，再給容器內部升溫，形成高溫高壓環(huán)境，使內能大大增加。

這時，給容器開一個小孔，高溫高壓的氣體快速噴出，推動一個風車拖動發(fā)電機轉動，從而實現(xiàn)發(fā)電。

據(jù)介紹，相比目前使用的燒結余熱蒸汽發(fā)電技術，“超碳一號”發(fā)電效率可以提升85%以上，在原有發(fā)電基礎上，每年還可以多發(fā)電7000萬千瓦時以上。

未來應用前景如何？

記者了解到，“熔鹽儲能+超臨界二氧化碳發(fā)電”新能源儲能發(fā)電示范項目預計2026年上半年在新疆開工建設，項目利用風電光伏富余電力加熱熔鹽，在電網(wǎng)需要時，高溫熔鹽通過超臨界二氧化碳將熱能快速轉化為電能。

此外，超臨界二氧化碳發(fā)電技術在海上油氣鉆井平臺、大型船舶這些對設備體積要求較高的領域也有廣闊的應用前景。 “超碳一號”不僅效率高，而且有系統(tǒng)緊湊、輔助系統(tǒng)少和響應速度快的優(yōu)勢，連場地需求也可以“瘦身”50%。

當前，鋼鐵、水泥等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是能源消耗和碳排放的重點領域，也是推進“雙碳”工作的主戰(zhàn)場。大量的工業(yè)余熱以廢水廢液、高溫煙氣、高溫產(chǎn)品以及爐渣等形式直接排放到環(huán)境中。把工業(yè)余熱高效利用，是節(jié)能降碳的一個實招、硬招。

在不遠的將來，超臨界二氧化碳技術還可以與各種熱源組合成發(fā)電系統(tǒng)，在光熱發(fā)電、余熱發(fā)電、儲能發(fā)電等領域具有良好的應用前景，為實現(xiàn)“雙碳”目標加油助力。

來源：央視新聞