2025 年 12 月 3 日，贵州六盘水超临界二氧化碳发电示范工程现场传来重磅消息：我国自主研发的全球首台商用超临界二氧化碳发电机组 “超碳一号” 已正式完成并网调试，进入满功率运行冲刺阶段，预计 2025 年内实现额定功率稳定发电。中国核动力研究设计院项目总负责人王强在接受采访时证实，目前机组各项运行参数平稳，余热利用率、发电效率等核心指标均达到设计标准，标志着我国在超临界二氧化碳发电技术领域实现从理论到工程化应用的全面突破，抢占了全球高端能源装备研发的 “制高点”。

　　这一突破性进展的背后，是我国应对能源危机与实现 “双碳” 目标的战略需求，以及十余年的自主攻关历程。长期以来，全球发电领域主要依赖水蒸气作为能量传递介质，传统火电机组的发电效率普遍在 35%-40% 之间，且存在设备体积庞大、余热浪费严重等弊端。随着 “双碳” 目标成为全球共识，寻找高效、低碳的新型发电技术，成为能源领域的核心课题。超临界二氧化碳发电技术因具有效率高、体积小、环保性强等优势，被视为下一代发电技术的核心方向，但该技术涉及复杂的热功转换原理与高精度设备制造，长期被欧美国家垄断在实验室阶段，未实现工程化应用。在此背景下，中国核动力研究设计院自 2010 年起组建专项研发团队，扎根成都开展技术攻关，全程未借鉴任何国外技术经验，历经上千次实验，终于攻克了超临界二氧化碳循环系统设计、核心设备制造等一系列 “卡脖子” 难题，实现了全链条自主化。

　　“超碳一号” 的核心创新，在于以超临界二氧化碳为 “超级工质”，重塑了发电的能量转换逻辑。当二氧化碳被加压至 7.38 兆帕、加热至 31℃时，会进入兼具气态低粘度与液态高密度特性的超临界态，其热导率是传统水蒸气的 3-5 倍，流动阻力仅为水蒸气的 1/10。这种独特的物理特性，使得 “超碳一号” 的热能转换效率大幅提升 —— 相较于传统火电机组，其发电效率提高 42.7%，达到 48.9% 的全球领先水平;余热利用率提升超 50%，能高效回收工业生产中大量浪费的中低温余热;年发电量较同功率传统机组增加 84%，以单台机组为例，每年可多发电约 2.1 亿千瓦时，相当于节约标准煤 6.5 万吨，减少二氧化碳排放 17.8 万吨。为实现这一突破，研发团队创新设计了闭式循环系统，配套研制出全球首台超临界二氧化碳高速透平机、高效换热器等核心设备，其中透平机转速高达 6 万转 / 分钟，精度控制在微米级，整体设备体积仅为传统机组的 1/3，大幅降低了占地面积与建设成本。

　　自主研发的艰辛历程，铸就了 “超碳一号” 的硬核实力。2019 年 10 月，中国核动力研究设计院在成都完成全球首次 MW 级超临界二氧化碳发电装置满功率稳定发电，验证了技术可行性;2023 年 10 月，与济钢集团国际工程技术有限公司签订示范工程合同，在贵州六盘水启动全球首台商用机组建设 —— 该地区丰富的工业余热资源与煤炭产业转型需求，为技术应用提供了理想场景。在建设过程中，团队克服了超临界环境下材料腐蚀、系统密封等工程难题，创新采用镍基合金与特种密封技术，确保机组在高温高压环境下的长期稳定运行。2025 年 9 月，机组完成首次整套启动调试;11 月，顺利通过电网接入测试;12 月，正式进入并网调试阶段。值得骄傲的是，该机组的核心技术 “超临界二氧化碳热功转换关键技术” 已荣获四川省技术发明奖一等奖，并获批国家能源领域首台套重大技术装备，相关专利达 230 余项，构建起完整的自主知识产权体系。

　　“超碳一号” 的工程化应用，为全球能源转型提供了全新解决方案。其最大优势在于适配多领域热源，不仅可用于火力发电升级改造，还能与太阳能光热发电、地热发电、生物质发电等可再生能源结合，解决其能量输出不稳定的痛点 —— 通过超临界二氧化碳循环系统存储多余电能，在需要时释放，实现 “削峰填谷”。在工业领域，该技术可回收钢铁、水泥、化工等行业的中低温余热(200-400℃)，这些余热此前因利用效率低被大量排放，而 “超碳一号” 能将其转化为清洁电能，为工业节能降碳提供关键支撑。目前，已有来自德国、日本、美国等 10 余个国家的能源企业表达合作意向，希望引进该技术用于本国能源项目升级。国家能源局相关负责人表示，“超碳一号” 的成功，标志着我国在高端能源装备领域实现从 “跟跑” 到 “领跑” 的跨越，预计未来 5 年，该技术将在全国推广应用超 50 台套，带动相关产业产值超千亿元，为我国 “双碳” 目标实现注入强劲动能。

　　目前，“超碳一号” 正在进行满功率运行前的最后测试，团队针对不同负荷工况、极端天气条件等开展专项验证，确保机组安全稳定运行。后续，研发团队将持续推进技术迭代，计划将发电效率提升至 55% 以上，并开发小型化、模块化机组，拓展至分布式能源、海岛供电等更多应用场景。作为全球首台商用超临界二氧化碳发电机组，“超碳一号” 不仅彰显了我国在能源科技领域的自主创新能力，更推动全球发电技术进入 “超临界二氧化碳时代”，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系贡献中国智慧与中国方案。