从“烧开水”到“烧二氧化碳”：中国科学家领跑全球能源技术新赛道

发布日期：2026-01-07

在贵州六盘水一座看似寻常的钢铁厂内，一台外观普通的发电机组正悄然改写全球能源技术的竞争格局。这台名为“超碳一号”的设备，是全球首台实现商业化运行的超临界二氧化碳发电机组。它的问世不仅标志着中国在关键能源技术领域实现从零到一的突破，更构建起一道难以复制的技术壁垒——正如项目首席科学家黄彦平所言：“我们至少领先全球五年。” 传统发电技术的核心原理可追溯至瓦特时代：通过加热水产生高温高压蒸汽，推动汽轮机旋转发电。尽管历经数百年优化，这种“烧开水”的模式已接近效率极限。而“超碳一号”的创新在于彻底颠覆了动力循环介质——将水替换为超临界二氧化碳。这种物质在特定条件下兼具液体密度与气体流动性，被余热加热后能释放出比蒸汽更强劲的动力。实验数据显示，该机组发电效率提升超85%，净发电量增加50%以上，而体积仅为传统设备的二分之一，实现了动力系统的“超级进化”。这项突破的背后，是长达十五年的技术攻坚。2009年，黄彦平团队因一张手写纸条的启发，开始探索超临界二氧化碳发电技术。当时国际上尚无工程化应用案例，甚至遭遇质疑：“二氧化碳怎能用于发电？”研发过程中，团队面临的核心挑战是换热器技术。由于二氧化碳换热效率仅为水的三分之一，需开发能承受极端压力且换热面积巨大的新型设备。2016年，团队从英国引进的唯一一台真空扩散焊机被断供，这倒逼他们联合国内高校突破关键工艺，最终实现核心装备自主可控。 真正的转折点出现在2019年。在历经十年基础研究后，实验室验证阶段接连失败，数亿元投入与近十年心血濒临付诸东流。当年10月凌晨三点，北京出差的黄彦平接到实验室电话，仅听到“成了”二字便激动落泪。这一突破使中国成为全球首个实现兆瓦级超临界二氧化碳发电系统稳定运行的国家，完成了从理论到实践的关键跨越。 黄彦平提出的“五年领先”并非虚言。2022年，团队与济钢国际合作，在首钢水城钢铁厂建成全球首个商业示范工程。该工程利用烧结余热发电，每年新增电量7000余万度，为企业增收近三千万元。更重要的是，这一项目构建了从基础理论到商业运营的完整技术生态：通过3000小时无故障运行验证，中国不仅掌握了世界首台套设备，更形成了涵盖核心部件、系统集成、工程经验的完整知识体系。这种全链条优势，正是构筑技术壁垒的关键。 这项技术的价值远超发电效率提升。在传统能源领域，它可显著优化火电、核电的清洁性与经济性；在新能源领域，其快速启停特性使其成为压缩空气储能、光热发电的理想动力模块，有望解决风电、光伏的间歇性问题；在舰船动力、航天器等特殊场景，其小型化优势可能引发装备革命。全球能源竞赛本质上是国家战略博弈，中国通过“超碳一号”示范工程，不仅证明了技术可行性，更展示了强大的工程转化能力——这不仅是产品领先，更是技术代际与产业节奏的全面超越。 从院士的一张纸条到商业化落地，“超碳一号”的诞生路径折射出新型举国体制的独特优势：以国家战略需求为导向，科学家勇闯技术“无人区”，市场力量深度参与，最终形成产业竞争力。这种模式突破了传统技术引进路径，为中国在高端制造领域开辟了自主创新的新范式。

返回目录