中国商用二氧化碳发电意义有多大 引领全球发电技术革新!位于贵州六盘水的首钢水城钢铁厂内有一台名为“超碳一号”的示范工程,这台2×15兆瓦烧结余热发电机组首次采用超临界二氧化碳作为热力循环介质实现高效发电,是全球首台商用超临界二氧化碳发电机组。黄彦平表示,他们的团队是国际上唯一能把这种机组做到满发长期稳定可靠运行的团队,领先其他团队五年左右。
超临界二氧化碳发电技术是21世纪发电技术的最前沿。与传统的蒸汽机发电不同,这项技术将水改为超临界二氧化碳,通过加温加压推动涡轮机发电。黄彦平解释说,二氧化碳在管子内部流动,通过外部加热后进入透平机释放能量,进而推动涡轮机转动发电。这项技术具有效率高、体积小、响应快、节能环保等优势。“超碳一号”示范工程设备场地仅占原蒸汽发电机组的一半,但发电效率提升85%以上,净发电量提升50%以上。
黄彦平与超临界二氧化碳发电技术结缘始于2009年,在一次专题研讨会上,他收到了我国核动力领域资深专家孙玉发院士递来的一张手写纸条,提到该技术具有研究潜力。当时,黄彦平正主攻第四代核电技术超临界水冷堆的研究。经过三年的深度研究,他确信这项技术从热能动力基础理论上是可行的。然而,换热技术成为关键瓶颈,因为二氧化碳的换热能力仅为水的三分之一左右。为此,研制一款具有超大换热面积且满足耐压、耐腐蚀要求的换热器至关重要。起初,国内没有厂家能够制造所需的真空扩散焊机,黄彦平团队不得不从英国采购一台,但之后便无法再购买。这次经历促使他们决定自主研发。
历时七年,黄彦平带领团队完成了基础理论研究和试验平台的搭建。2016年,超临界二氧化碳发电技术进入实验室测试阶段。2019年初,技术进入最为关键的小规模发电验证阶段,连续失败让黄彦平倍感压力。直到2019年10月的一个凌晨,黄彦平接到了实验室团队负责人打来的电话,告知实验成功。这一突破标志着中国在该技术实验室阶段取得了重要进展。