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“點火！”“燃燒器正常，燃料供給系統(tǒng)正常，送風(fēng)、排煙系統(tǒng)正常，就地及遠程控制系統(tǒng)正常……”日前，河北衡水高新區(qū)中科衡發(fā)動力裝備有限公司超臨界二氧化碳發(fā)電示范機組首次鍋爐點火成功，運行穩(wěn)定并進入全面調(diào)試運行階段。

超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)是熱力發(fā)電領(lǐng)域一項重要的變革性技術(shù)，或?qū)氐赘淖內(nèi)祟悅鹘y(tǒng)熱力發(fā)電方式，讓發(fā)電變得更加清潔、高效。目前，美國、日本、法國、德國等國家均在全力研發(fā)，我國此項技術(shù)研發(fā)進展處于世界領(lǐng)先地位。

中科衡發(fā)兆瓦級超臨界二氧化碳發(fā)電示范機組由衡水高新區(qū)與中科院工程熱物理研究所于2017年合作共建，投資4000萬元，核心技術(shù)完全自主研發(fā)。中科衡發(fā)項目團隊自入駐以來，堅持刻苦攻關(guān)，2018年成功研制并裝配國內(nèi)首臺兆瓦級超臨界二氧化碳壓縮機，2019年建成國內(nèi)唯一的兆瓦級超臨界二氧化碳流體機械通用測試平臺，2021年超臨界二氧化碳發(fā)電示范機組順利竣工并交付使用。印刷電路板換熱器設(shè)計和增材制造技術(shù)、空氣源熱泵等相關(guān)衍生技術(shù)成果也已初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

圖：兆瓦級超臨界二氧化碳發(fā)電機組（來自中科院工程熱物理研究所）

目前，世界上主要發(fā)電技術(shù)，除少數(shù)風(fēng)能、光伏等技術(shù)之外，絕大多數(shù)都要利用水這個工質(zhì)，即使聲名赫赫的核能發(fā)電也不例外。發(fā)電的基本原理就是，煤炭、天然氣、核能等產(chǎn)生的熱量，把水加熱成高溫高壓的水蒸氣，再推動發(fā)電機組產(chǎn)生電能。

而現(xiàn)在，隨著超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)的出現(xiàn)，用來轉(zhuǎn)換熱能到機械能的媒介，不再是水，而是二氧化碳。借助熱源的幫助，將常溫的高壓二氧化碳加熱到600℃之后，通過透平機將熱量轉(zhuǎn)變成發(fā)電機需要的機械能。處于超臨界狀態(tài)下的二氧化碳將會同時保留液體和氣體的兩種狀態(tài)優(yōu)勢，因此這個能量轉(zhuǎn)化過程更為高效。

與傳統(tǒng)的蒸汽輪機相比，這套裝置體量小了不少。工作人員介紹，二氧化碳在超臨界狀態(tài)下能量密度高，同樣功率的機組需要的體積更小，其核心部件如透平機，同功率下體積只有蒸汽輪機的二十分之一，結(jié)構(gòu)非常緊湊，適合小型化發(fā)電機組。同時，這套發(fā)電機組還具有效率高的特點。在同等條件下，采用超臨界二氧化碳的機組發(fā)電效率可提高5%至10%，經(jīng)濟效益顯著。

該項目竣工并調(diào)試運行，標(biāo)志著這一世界級科技成果已進入產(chǎn)業(yè)化前端，為我國發(fā)電領(lǐng)域節(jié)能降碳探索出了有效路徑，將對我市打造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的活力新衡水、加速先進制造產(chǎn)業(yè)集聚、打造京津冀科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化戰(zhàn)略高地產(chǎn)生重要推動作用。該技術(shù)未來可進一步應(yīng)用于高效光熱、核電、艦船動力等領(lǐng)域，前景廣闊，將為我國構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)碳達峰碳中和作出更大貢獻。

注：本文轉(zhuǎn)自衡水日報。