中科衡发兆瓦级超临界二氧化碳发电机组成功点火，核心技术完全自主研发
2022.02.14 来自：衡水日报 刘凤举、尹鹏举、刘国磊
“点火！”“燃烧器正常，燃料供给系统正常，送风、排烟系统正常，就地及远程控制系统正常……”日前，河北衡水高新区中科衡发动力装备有限公司超临界二氧化碳发电示范机组首次锅炉点火成功，运行稳定并进入全面调试运行阶段。
超临界二氧化碳循环发电技术是热力发电领域一项重要的变革性技术，或将彻底改变人类传统热力发电方式，让发电变得更加清洁、高效。目前，美国、日本、法国、德国等国家均在全力研发，我国此项技术研发进展处于世界领先地位。
中科衡发兆瓦级超临界二氧化碳发电示范机组由衡水高新区与中科院工程热物理研究所于2017年合作共建，投资4000万元，核心技术完全自主研发。中科衡发项目团队自入驻以来，坚持刻苦攻关，2018年成功研制并装配国内首台兆瓦级超临界二氧化碳压缩机，2019年建成国内唯一的兆瓦级超临界二氧化碳流体机械通用测试平台，2021年超临界二氧化碳发电示范机组顺利竣工并交付使用。印刷电路板换热器设计和增材制造技术、空气源热泵等相关衍生技术成果也已初步实现产业化。
图：兆瓦级超临界二氧化碳发电机组（来自中科院工程热物理研究所）
目前，世界上主要发电技术，除少数风能、光伏等技术之外，绝大多数都要利用水这个工质，即使声名赫赫的核能发电也不例外。发电的基本原理就是，煤炭、天然气、核能等产生的热量，把水加热成高温高压的水蒸气，再推动发电机组产生电能。
而现在，随着超临界二氧化碳发电技术的出现，用来转换热能到机械能的媒介，不再是水，而是二氧化碳。借助热源的帮助，将常温的高压二氧化碳加热到600℃之后，通过透平机将热量转变成发电机需要的机械能。处于超临界状态下的二氧化碳将会同时保留液体和气体的两种状态优势，因此这个能量转化过程更为高效。
与传统的蒸汽轮机相比，这套装置体量小了不少。工作人员介绍，二氧化碳在超临界状态下能量密度高，同样功率的机组需要的体积更小，其核心部件如透平机，同功率下体积只有蒸汽轮机的二十分之一，结构非常紧凑，适合小型化发电机组。同时，这套发电机组还具有效率高的特点。在同等条件下，采用超临界二氧化碳的机组发电效率可提高5%至10%，经济效益显著。
该项目竣工并调试运行，标志着这一世界级科技成果已进入产业化前端，为我国发电领域节能降碳探索出了有效路径，将对我市打造创新创业的活力新衡水、加速先进制造产业集聚、打造京津冀科技创新和成果转化战略高地产生重要推动作用。该技术未来可进一步应用于高效光热、核电、舰船动力等领域，前景广阔，将为我国构建以新能源为主体的新型电力系统、实现碳达峰碳中和作出更大贡献。
注：本文转自衡水日报。
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