在贵州六盘水首钢水城钢铁厂，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”正式投入运行。这一突破性成果由中国核工业集团首席科学家黄彦平团队历时15年研发完成，首次以二氧化碳作为循环工质替代传统水蒸气发电，使中国在颠覆性发电技术领域领先国际至少五年。该机组发电效率较传统蒸汽机组提升85%以上，净发电量增加超50%，设备体积和场地需求均缩减50%，为工业节能降碳开辟了全新路径。
核心技术原理基于二氧化碳的“超临界状态”——当温度超过31℃、压力超过73个大气压时，二氧化碳兼具液体的高密度储能特性与气体的低黏度流动优势。通过压缩、加热、膨胀、冷却四步闭式循环，系统直接推动涡轮发电，省去了水蒸气相变过程，能量损耗显著降低。该机组启动至满负荷仅需15分钟，效率是传统机组的4倍，尤其适合波动性强的工业余热场景。以钢铁厂400℃烧结余热为例，系统回收利用率从40%提升至75%，年新增发电量7000万度，直接增收近3000万元。
这项技术的诞生源于2009年孙玉发院士的一条建议。研发过程中，团队曾遭遇西方对核心设备真空扩散焊机的技术封锁。为突破瓶颈，团队联合西北工业大学专家历时829天攻关，经过218次参数迭代，最终实现核心设备100%国产化。2019年实验室首次实现兆瓦级满功率运行时，团队成员在凌晨三点激动落泪——半仓库报废试验件见证了“从0到1”的突破。
在应用场景拓展方面，该技术已展现出千亿级市场潜力。工业领域，全国钢铁、水泥行业300余套烧结设备具备改造条件，市场规模超1000亿元，年可减少二氧化碳排放1285万吨；新能源领域，新疆“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”示范项目将于2026年启动，通过储热解决弃风弃光问题，实现电网灵活调峰；特殊场景中，海上钻井平台、船舶等空间受限领域可替代柴油机供电，单平台年节省柴油千吨。
尽管美国、欧洲、日本早在2017年便将超临界二氧化碳发电技术列为战略前沿方向，但均未突破工程化瓶颈。中国凭借47项核心专利与全产业链自主化能力，正推动技术标准成为国际规范，在万亿级市场中占据主导地位。这一突破不仅重塑了全球能源技术格局，更标志着中国在高端能源装备领域实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。
