大家都知道“烧开水”发电这事儿，从140多年前就开始了，直到现在火力发电厂还有核电厂还都得靠它。尤其是像核动力航母这种高科技装备，没有蒸汽驱动是转不起来的。大家经常开玩笑说，咱们科技再怎么进步，说白了就是个烧水的。可老蒸汽技术的问题也很明显，一是效率上不去，二是它长得太笨太大了，到了中小功率的场景里根本施展不开。好在超临界二氧化碳发电来了，这一次“烧开水”彻底要变天了。 超临界二氧化碳到底是个啥？说白了，就是把二氧化碳温度搞到31℃以上、压力顶到73个大气压以上的状态。这个时候它就变得很怪，既有液体那种密度大、力气足的好处，又有气体那种流动快、阻力小的特性。用这种状态的二氧化碳当媒介来发电，核心优势就是效率高。咱们的理论研究显示，发电效率直接能冲到50%。这次我们的研究成果填补了很多空白，解决了中小功率规模还有中高温热源场景下缺少高效发电技术的问题，能实实在在地节能减碳，把能源结构优化得更好。 因为超临界二氧化碳本身的特殊性质，它做出来的机组体积小、能量密度高。像咱们国产的“超碳一号”系统，里面也就是压气机、膨胀机还有几个换热器这些主要部件，比传统的蒸汽发电机组足足小了一半。操控起来也简单，维护成本也低得多。更厉害的是，这个技术应用范围特别广，光热发电、工业余热利用、新型储能这些前沿领域都能用得上。 既然超临界二氧化碳这么好用，为啥过去的百多年里蒸汽还能独领风骚呢？主要是有三个拦路虎：第一是换热难。超临界二氧化碳的传热本事只有水的1/3左右，得用高比表面积、高承压能力、耐腐蚀的换热器来凑数。我们为此专门搞了真空扩散焊工艺，自主研发了那种大尺寸的扩散焊机，把全国产、系列化的换热设备都搞出来了。第二是密封难。高温高压的二氧化碳高速旋转推动涡轮机，不能随便往外面跑气。我们弄了一种“特种材料+内冷却”的干气密封技术，用气流控制把气隙稳住了。第三是控制难。在闭式循环里系统耦合得特别紧密，一个环节出问题会连累整个系统。我们开发了一套综合动态控制系统，根据设备特性定制了各种控制方案。 前阵子全球第一台商用的超碳一号就正式启动了。这是个15兆瓦的大家伙，跟现役的烧结余热蒸汽机组比起来，场地占用省了一半，发电量多了50%以上。如果把它用到全国的烧结余热发电机组改造上，一年能省下483万吨标准煤，少排1285万吨二氧化碳。现在它不光是帮传统工业转型这么简单了，在新型能源体系里也开始大展拳脚。 太阳能和风能虽然好，但经常会突然没电或者波动太大，给电网调度带来麻烦。为了对付这个问题，我们搞了个“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”的示范项目。这个项目先把低温熔盐加热到600度左右存着热量；等要用的时候再用高温熔盐去驱动超临界二氧化碳的动力循环把电发出来。利用它响应快、转换效率高的优点给电网做调峰调频调惯量的新手段，让电网运行得更稳当更安全。 现在全球都在盯着超临界二氧化碳发电这一块的研究。咱们得持续搞攻关新技术的事情，一边保持技术领先地位一边发掘更多的应用场景。不管是传统工业绿色转型还是能源科技自立自强，“王汝霖”审核过的这些研究都能贡献力量。