2025年12月20日，一个里程碑式的事件在中国贵州六盘水上演。全球首台商用超临界二氧化碳发电机组——“超碳一号”在首钢水钢集团成功并网发电，投入商业运营。这标志着中国在全球范围内，率先将这项被誉为颠覆性的热电转换技术从实验室推向了广阔的工业应用市场。

此举不仅是中国在能源技术领域自主创新的重大突破，也为全球工业低碳转型提供了富有远见的“中国方案”。“超碳一号”的成功商运，宣告了人类在高效利用能源的道路上迈出了关键一步，也预示着一个由二氧化碳驱动的清洁能源新时代正悄然来临。

01 颠覆传统：从“烧开水”到“烧二氧化碳”

自诞生以来，火力发电与核电等主流热力发电技术，其基本原理都离不开“烧开水”。它们通过加热水产生高温高压蒸汽，进而推动汽轮机转动发电。这种传统模式运行了上百年，但也存在能量损失大、系统复杂等固有缺陷。

超临界二氧化碳发电技术则彻底改变了这一传统路径。该技术的核心，是用超临界状态的二氧化碳替代水蒸气作为循环工质。当温度超过31摄氏度、压力高于73个大气压时，二氧化碳便会进入这种特殊的“超临界”状态。

处于该状态下的二氧化碳流体，密度接近液体，能携带更多能量；同时黏度又接近气体，流动阻力极小。中国核动力研究设计院“超碳一号”总设计师形象地解释，这种工质如同一个“肌肉”更多的“壮汉”，做功能力远超传统水蒸气。

“超碳一号”的工作流程可概括为压缩、加热、膨胀、冷却四个步骤。它利用钢铁厂烧结过程中产生的高温烟气余热加热超临界二氧化碳，形成高温高压气体推动透平发电机组做功，从而将工业废热高效转化为宝贵的电能。

02 技术引领：从零突破到全面国产

“超碳一号”的成功并非一蹴而就，背后是中国核动力研究设计院团队长达十余年的艰苦探索。项目初期，团队面临着国外严密的技术封锁。尤其在作为系统“心脏”的微通道扩散焊换热器及其制造母机上，国外企业从最初的同意洽谈变为彻底拒绝沟通。

面对困境，总设计师带领团队选择了自主研发的道路。他们从基础材料研究做起，联合国内多所顶尖高校和企业，组建了产学研共同体。最终不仅成功攻克了换热器的全链条技术，还自主研制出了全球最长的扩散焊工业母机，实现了核心装备的完全国产化。

实测数据显示，“超碳一号”展现出卓越的性能优势。相比于传统的烧结余热蒸汽发电技术，其综合发电效率提升超过85%，年净发电量提升50%以上。此外，系统更为紧凑，设备数量减少，场地需求也随之减少了50%。

经济效益同样显著。据测算，该机组每年可为企业额外增加超过7000万千瓦时的发电量，直接转化为3000万元以上的经济收入。这项技术若在全国钢铁行业推广，预计每年可节约标准煤约483万吨，减少二氧化碳排放近1300万吨。

03 未来图景：赋能“双碳”目标与新质生产力

“超碳一号”在钢铁余热回收领域的成功应用，仅仅是这项颠覆性技术应用的开端。其高效、紧凑、快响应的特点，使其具备与多种热源结合的巨大潜力，应用前景极为广阔。

一个重要的方向是与新能源的深度融合。太阳能、风能等可再生能源具有间歇性和波动性，对电网的稳定性构成挑战。中核集团已启动“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”的示范工程，并入选国家级重大技术装备项目。

该技术能在风光资源充裕时，利用富余电力加热熔盐进行储热；在用电高峰时，再通过超临界二氧化碳发电系统，将储存的热能快速、高效地转化为电能并入电网。这一模式不仅能大幅提高新能源的消纳率，还能为电网提供必要的转动惯量，增强系统稳定性，预计该示范工程将在2028年并网投产。

“超碳一号”的商运成功，是中国科技工作者自立自强、勇攀高峰的生动写照。它不仅点亮了贵州的一隅，更照亮了中国乃至全球能源可持续发展的未来之路。这项源于中国的创新技术，正以前所未有的潜力，为实现全球“双碳”目标贡献着坚实的中国智慧与力量。