近期，被称为“超碳一号”的全球首套2×15兆瓦超临界二氧化碳烧结余热发电工程▷◇-，在贵州六盘水成功实现商业运行。这套看似和传统烧结余热发电设备差别不大的装置◆，藏着热电转换领域的“黑科技”——用超临界二氧化碳替代水蒸气发电▷，标志着我国率先打通这项前沿技术从实验室到商业应用的“最后一公里”，开启了热电转换的全新阶段。

　　日前☆▽-，记者走进首钢水城钢铁（集团）有限责任公司厂区发现，和传统发电机组工作时的水蒸气弥漫不同，“超碳一号”运行时干净整洁。正是这套设备，让钢铁生产中原本利用率不高的余热，变成了源源不断的“绿色电能□”。

　　不管是传统火电、核电，还是常见的余热发电●，长期以来都依赖“烧开水▲☆”的逻辑——把水加热成蒸汽，靠蒸汽推动汽轮机发电☆•◇。而“超碳一号▼☆◆”的核心突破，就是把能量转换的媒介物质从水蒸气换成了超临界状态的二氧化碳。

　　什么是“超临界二氧化碳▽”？简单说，就是给二氧化碳施加特定的温度和压力★▼，让它变成一种特殊状态：既有气体的流动性，又有液体的高密度○。当温度超过31摄氏度-○、压强达到7.38兆帕（大概是标准大气压的73倍）时，二氧化碳就会进入这种状态▼。

　　在▲“超碳一号”设计团队看来，这种特殊状态的二氧化碳●，是发电的“好帮手”。一方面▪，它密度大，能储存更多能量▼…，做功能力更强★▷■；另一方面，它流动阻力小，加热后可以直接膨胀推动发电◇◇-，不用像水那样经历气液态之间的相变过程，不仅流程更简单，响应速度也更快。

　　这一改变带来了一连串优势：首先，它既不消耗水资源，也不会产生废水。这对缺水地区和高耗水的钢铁企业来说☆▼△，无疑是重大利好。其次，设备更紧凑，“超碳一号”的占地面积比同等功率的蒸汽发电系统大幅度减少。最后，它对热源的要求也不高▷-▼，钢铁生产中350摄氏度到600摄氏度的余热，就能满足它的运行需求，而这些余热在传统发电技术中利用效率较低▲▪★。

　　首钢水钢集团设备工程部副部长孟玮给出了一组直观数据：和当前主流的烧结余热蒸汽发电技术相比，根据应用场景不同，•“超碳一号”的净发电效率可提高20%—50%。这意味着，过去利用效率不高的工业余热=，现在能更高效地转化为电能。

　　超临界二氧化碳发电技术的优势早被业界认可，被誉为热电转换领域的革新性技术▽▪。美国在2015年就将其列为国家能源领域战略性前沿技术△◁◆，我国也在《“十四五•△=”能源领域科技创新规划》中将其列为重点推进的前沿能源技术。

　　但从理论上的推演，到实验室的小范围测试，再到工业场景的大规模商业应用，中间横亘着无数难题。对企业来说，采用全新的未成熟技术，意味着要承担不小的风险，很多企业都不敢轻易尝试•■。

　　中国核动力研究设计院的团队从2009年就开始钻研这项技术。在中核集团首席科学家、◁“超碳一号□▪△”总设计师黄彦平的带领下，团队用7年时间完成了基础理论研究和试验平台搭建○☆▪，2016年进入实验室测试◁▲，2019年实现小规模发电验证。就在技术需要“落地△◇▼”的关键节点，首钢水钢集团也迎来了设备更新换代的契机•◁。

　　“我们不算短期风险账•■，只看长远发展账。”孟玮回忆起当时的决策，○“☆•◇‘超碳一号’能把中低温余热‘吃干榨净’，不管是节能减排还是降本增效，都能带来颠覆性变化，这个险值得冒！”最终，首钢水钢集团决定联合中核集团中国核动力研究设计院、济钢集团国际工程技术有限公司，共同推进这个全球首套项目。

　　2023年底，“超碳一号”正式动工。2025年11月▪☆，“超碳一号▷▪◁”并网发电调试成功，一个月后顺利实现商业运行，我国就此成为全球首个将这项技术商业化的国家-…。

　　“超碳一号”的商业运行•，给我国能源利用△■◆、产业升级和民生改善带来了多重利好。

　　从企业效益的角度看，它能让工业余热“变废为宝”，大幅提升企业盈利能力。孟玮算了一笔账：相比首钢水钢原来的老旧机组，▼◆▲“超碳一号”每年能多发电7000余万千瓦时。对钢铁◆、水泥等高能耗产业来说□○◆，这项技术就像“能量回收器”○•-，能把原本浪费的热量转化为经济效益，助力传统产业降本增效、绿色转型。

　　从生态环保的角度看，它是实现“双碳”目标的重要助力。黄彦平测算，要是把这项技术推广到全国的烧结余热改造项目▲-，每年能节约标准煤约483万吨▲▲▽，减少二氧化碳排放1285万吨•…。更重要的是▲▽，它水耗较低，在我国西北◆=、华北等缺水地区推广，能有效缓解“煤电耗水”与“水资源短缺”的矛盾，能在能源发展与生态保护之间找到平衡点。

　　从能源安全的角度看，它能丰富我国的能源供给路径◆-。这项技术可与风电、光伏等新能源搭配使用。比如☆○•，用风电、光伏的富余电力加热熔盐储存能量▲，需要时再通过超临界二氧化碳发电系统把热能快速转化为电能□，解决新能源“不稳定”的痛点。目前，中核集团已启动■“熔盐储能+超临界二氧化碳发电”示范项目，入选国家能源领域首台（套）重大技术装备名单，预计2028年完成示范，未来将进一步提升我国能源供应的稳定性和灵活性。

　　济钢集团国际工程技术有限公司•★“超碳一号◇△◆”项目负责人李军卫表示▲◆☆，超临界二氧化碳发电技术尤其适合中小功率规模、中高温热源场景，在钢铁行业除了烧结外，还可以跟焦化等其他环节结合★◇，也可用于化工、水泥=▷☆、玻璃等多个传统行业的余热回收发电，大幅提升能源利用效率•▷★。

　　如今◁◆，我国已基本建立超临界二氧化碳发电技术的产学研用体系，形成了全国产化产业链△◆，具备了全面工程应用的条件。这项技术未来还将渗透到多个领域◁◆，为我国实现“双碳▪”目标=●、保障能源安全注入强劲动力。（经济日报记者 吴秉泽 王新伟）