在贵州六盘水的首钢水城钢铁厂内，一座与众不同的发电设备正悄然改变着传统能源利用的格局。这座名为“超碳一号”的2×15兆瓦烧结余热发电机组，以超临界二氧化碳作为热力循环介质，实现了发电效率的革命性提升，成为全球首台投入商业运行的同类设备。
与传统依赖蒸汽推动汽轮机的发电方式不同，“超碳一号”采用超临界二氧化碳作为工作介质。通过对其加温加压，二氧化碳在系统中循环流动，推动涡轮机旋转发电。这一创新技术不仅突破了传统发电的场景限制，更在效率、体积和响应速度上展现出显著优势。
项目负责人黄彦平介绍，相较于传统蒸汽发电机组，“超碳一号”的设备占地面积减少了一半，而发电效率却提升了85%以上，净发电量增加超过50%。这些数据背后，是团队历时十余年的技术攻关和工程实践。从基础理论研究到实验室测试，再到小规模发电验证，每一步都凝聚着科研人员的心血。
超临界二氧化碳发电技术的研发之路并非一帆风顺。2009年，黄彦平在一次学术研讨会上接触到这一概念，当时国内对此几乎一片空白。团队面临的首要挑战是换热技术的突破——二氧化碳的换热能力仅为水的三分之一，要实现高效发电，必须设计出具有超大换热面积且耐压耐腐蚀的换热器。
为解决这一难题，团队曾尝试从国外采购关键设备，但遭遇技术封锁。这一挫折反而激发了自主创新的决心。通过与材料焊接专家合作，团队最终成功研制出国产真空扩散焊机，为新型换热器的制造奠定了基础。这一突破不仅填补了国内空白，更为后续的工程化应用扫清了障碍。
2019年，项目迎来关键转折。在实验室小规模发电验证阶段，团队经历了多次失败。黄彦平回忆，那段时期压力巨大，甚至一度怀疑前期投入是否会付诸东流。直到某个深夜，实验室传来成功消息，整个团队激动得热泪盈眶。这次突破标志着我国成为国际上首个实现兆瓦级超临界二氧化碳系统满功率稳定发电的国家。
技术突破后，如何验证其长期运行的稳定性成为新的挑战。实验室环境无法完全模拟工业场景，团队需要寻找合作伙伴进行商业化验证。2022年，济钢国际的加入为项目带来转机。双方一拍即合，决定将技术应用于钢铁厂烧结余热发电领域。
2023年底，“超碳一号”示范工程在首钢水城钢铁厂正式开工。经过两年运行，项目交出了亮眼成绩单：企业年增发电量7000余万度，增收近三千万元。更关键的是，系统连续运行3000小时无故障，充分验证了技术的可靠性和经济性。
这项起源于核电领域的技术，如今已在工业余热发电领域绽放光彩。其高效、紧凑的特点，使其特别适合空间受限或对响应速度要求高的场景。随着“超碳一号”的成功运行，超临界二氧化碳发电技术正吸引越来越多国内外同行的关注。
黄彦平表示，技术的成熟需要更多团队参与。他期待国内能有更多单位加入研发行列，通过“抱团取暖”的方式共同推动技术进步。在他看来，当越来越多人认识到二氧化碳不仅能排放，更能高效发电时，这项技术才能真正改变能源利用的未来。
