一直以来任何形式的发电都离不开水，毕竟人类的本质就是烧开水嘛！但是如今中国打破了这一规律，以后我们不用烧开水，直接用二氧化碳就能推动汽轮机发电了！

随着中国最新式的二氧化碳发电机正式投入运营，中国在发电领域上又一次领跑全球，因为使用二氧化碳作为工质这种发电方式颠覆了140年以来通过加热水和氢气并驱动涡轮机的发电方式，超临界，就是流体承受的压力和温度超过临界温度时的状况，很显然中国的二氧化碳超临界发电技术这一发明，或将改变未来所有基于热机体系的所有发电系统。

超临界二氧化碳

中国华能集团对外公开了一个消息：中国自行研发的最大型超临界二氧化碳循环发电机组成功完成了72小时的试运行，并开始进入正式运行状态，这款满负荷运行时最高机体温度高达600℃的发电机可以提供最大5兆瓦的发电功率，并在发电机组进入最高负荷状态时，所有指标均符合安全标准，因此，华能集团确认这款超临界二氧化碳发电机可以被对外推广。

相比使用高压水蒸气和氢气驱动的大型涡轮机发电系统，超临界二氧化碳循环发电机有着以下一系列的优点：首先，二氧化碳相对于高温水，又或者是水蒸气而言，是相对惰性的，它对整个循环系统材料的腐蚀性非常低，因此，只要考虑金属疲劳和设备故障问题，超临界二氧化碳循环系统实际上是非常好维护的，其次，超临界二氧化碳非常稠密，这意味着只需要一个小型涡轮机就能有效利用二氧化碳的力量，而无须使用巨型涡轮机应对高速膨胀的水蒸气。

而且，二氧化碳是目前人类能够找到的，最容易进入气相与液相超临界状态的常见物质，尽管超饱和水蒸气也同样可以通过被加压的方式进入超临界状态，但想要让软水维持超临界状态所需要的温度和压力远高于二氧化碳，再加上超临界水对管道材料和涡轮机的腐蚀性更强，因此，想要大规模推广超临界水工质涡轮循环发电系统的难度，实际上要比推广超临界二氧化碳循环系统的难度要高得多。

如果使用超临界二氧化碳循环系统取代现有以水作为工质的热循环发电机组，这不仅意味着发电机组体型的大幅度降低，还将能有效提升发电机组的启动效能和循环效率，这将能让现今的天然气火电系统、核电系统、地热发电系统、聚焦式太阳能发电系统和核动力船舰的动力效能得到大幅度的提升，尤其是超临界二氧化碳循环发电机组自身相对于常规蒸气发电机组而言相对极小的体型和结构通用性，这将能让包括核动力潜艇、核动力航空母舰在内一系列的先进军事船只获得相当巨大的好处。

难怪超临界二氧化碳循环发电体系能被称作是中国能源史上的重大革新，因为这一发电机组，不仅颠覆了140年以来基于加热水，并通过水蒸气循环做功驱动涡轮机发电的方式，还大大提升了该类热机的运行效能，难怪就连外国，也会对二氧化碳超临界发电系统如此重视。

二氧化碳发电优势

那超临界二氧化碳循环发电机，跟传统发电机相比有什么优势呢？首先就是体积小，不再需要水和蒸汽，在同等装机容量下，二氧化碳发电机组的体积只有蒸汽机组的 1/25。其次就是效率高，在 600℃温度下，发电效率比蒸汽机组高 3～5 个百分点。最后就是污染小，采用二氧化碳机组的燃煤电厂，单位发电量碳排放强度可减少 10%。

超临界二氧化碳发电系统主要是由压缩机、透平、回热器、冷却装置、吸热装置等组成。由于处于超临界状态下的二氧化碳具有传热性、粘度低等优点，可以大大降低涡轮机械和换热器等机械的维护成本。且二氧化碳的超临界易到达、无毒无味、安全、纯度高、价格便宜，使得其较为适合作为热力循环的工质。

传统的发电是烧开水方式，水气化吸收大量热能，蒸汽还要被加热为过热蒸汽才能用于发电。而二氧化碳循环发电机组是将收集来的二氧化碳通过压缩机，将其升压到20MPa（兆帕）以上，再通过热源加热到600摄氏度形成高温高压气体，推动气轮机旋转，将热能转化成机械能，进而带动发电机发电。

也就是说将发电的水蒸气换成二氧化碳了。更重要的是，二氧化碳惰性无毒，可以提高工质温度达到1000度以上，又没有水蒸气所需要消耗的汽化潜热，因此热效率可以大幅度提高。你可以理解成冰箱里的制冷剂一样，以前用水介质效率低，损耗高，体积大，而改用二氧化碳则克服了这些缺点。

以后在把烧煤产生的废气比如二氧化碳好好利用起来，还可以用来合成淀粉，这样火电厂就是又生产电又生产粮食还可以输送暖气，真是一本万利的好产业了！

专利申请超过400个

值得一提的是，这是中国二氧化碳发电机组研发制造团队历经7年，先后攻克了系统、设计、制造、运行等环节上千个技术难题，自主设计制造了超临界二氧化碳锅炉、印刷电路板换热器、压缩机等四类关键装置，核心设备国产化率达100%，率先打通了机组全工艺流程，专利申请超过400个。

二氧化碳循环发电机组的成功投运验证了超临界二氧化碳循环发电技术在工业运行的可行性，有望彻底改变传统热力发电技术 140 多年来以水蒸汽为主流工质的发电方式，标志着我国在超临界二氧化碳循环发电技术领域已处于世界领先水平。

中国曾做出承诺，将二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，这被称作碳达峰、碳中和“3060双碳”目标。实现碳达峰、碳中和是经济社会一场广泛而深刻的系统性变革，其中技术革新尤为重要。而此次二氧化碳循环发电，不得不说就是一个革命性的创新！

因为超临界二氧化碳系统相当于重新设计了一套全新的热力发电技术，其中包括压缩机、锅炉、换热器、透平、干气密封等多个关键装置全部由咱们国家自己设计和制作。核心设备国产化率达到100%，意味着我国在相关技术的研究已经取得领先位置。

根据华能集团的计划，未来会对超临界二氧化碳循环发电技术进行下一步的研究，会将超临界二氧化碳循环发电技术与光伏、电热储能、以及核电和火电结合。相信这项技术彻底成熟并且普及之时，中国将有望摆脱能源和全球变暖的困扰。

文章来源： 紫龙晓先生，52赫兹实验室，史秘师