12月8日，中國華能集團有限公司自主研發(fā)的世界參數最高、容量最大的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗機組在華能西安熱工院順利完成72小時(shí)試運行。該機組發(fā)電功率為5兆瓦，其成功投運驗證了超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)工業(yè)運行的可行性，有望徹底改變傳統熱力發(fā)電技術(shù)140多年來(lái)以水蒸汽為主流工質(zhì)的發(fā)電方式，標志著(zhù)我國在超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域已處于世界領(lǐng)先水平，為進(jìn)一步提升能源利用效率、實(shí)現“雙碳”目標提供了重要路徑。
超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)是熱力發(fā)電領(lǐng)域一項重要的變革性技術(shù)。不同于傳統主流熱力發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)以二氧化碳為循環(huán)工質(zhì)，具有熱電轉換效率高、動(dòng)力設備和系統體積小、靈活性好等顯著(zhù)優(yōu)勢。該技術(shù)在主氣溫度600℃的條件下，熱電轉換效率較蒸汽機組提升3～5個(gè)百分點(diǎn);相同裝機容量時(shí)，透平主軸長(cháng)度只有蒸汽輪機的1/25;可實(shí)現0～100%全負荷調峰。
近年來(lái)，美國、法國、日本、韓國等國家的頂級研發(fā)機構和電力企業(yè)紛紛圍繞該技術(shù)開(kāi)展了一系列基礎研究和產(chǎn)業(yè)化布局，力圖搶占該領(lǐng)域的技術(shù)主導權。2014年，華能在沒(méi)有任何相關(guān)借鑒技術(shù)和經(jīng)驗的基礎上，啟動(dòng)該技術(shù)前期研究，依托西安熱工院牽頭組建創(chuàng )新團隊，聯(lián)合國內頂級高等院校、科研院所、設計單位、制造企業(yè)和工程建設單位等創(chuàng )新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈上下游30余家機構開(kāi)展集智攻關(guān)，歷時(shí)7年，成功攻克了循環(huán)系統構建、核心設備設計、機組制造安裝、整套啟動(dòng)運行等多個(gè)環(huán)節的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題，自主設計制造出包括超臨界二氧化碳鍋爐、印刷電路板式換熱器、透平、壓縮機、干氣密封在內的多個(gè)關(guān)鍵裝置，核心設備國產(chǎn)化率達到100%。
試驗機組72小時(shí)滿(mǎn)負荷運行期間，最高溫度600℃，最高壓力20兆帕，發(fā)電功率5兆瓦，系統各項指標全面達到設計要求，實(shí)現高標準安全穩定運行。下一階段，華能將積極推動(dòng)超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)在高效光熱、電熱儲能、先進(jìn)核電和靈活火電等領(lǐng)域的研發(fā)與應用，計劃在“十四五”期間建成50兆瓦超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電商業(yè)示范電站，為我國繼續保持熱力發(fā)電領(lǐng)域技術(shù)全球領(lǐng)跑，加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻更大力量。
同期，西安熱工院牽頭成立了超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)創(chuàng )新聯(lián)合體，旨在為我國繼續引領(lǐng)世界熱力發(fā)電技術(shù)發(fā)展提供科技創(chuàng )新高地、成果轉化平臺和體制機制保障。創(chuàng )新聯(lián)合體由清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、中國原子能科學(xué)研究院、中國科學(xué)院電工研究所、哈爾濱鍋爐廠(chǎng)等40家高校、科研院所和龍頭企業(yè)組成。聯(lián)合體成員將加快推進(jìn)超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)研發(fā)、應用及標準化工作，努力取得一批原創(chuàng )性、引領(lǐng)性重大科技成果，助力我國加快實(shí)現高水平科技自立自強。
