二氧化碳也能发电了？目前中国首座二氧化碳发电组，在西安开始投入生产，是目前世界上最大容量的机组。

二氧化碳的发电技术，利用温室气体发电，今年12月8日，中国华能集团公司自主研发一套超临界二氧化碳循环发电实验机组，完成了72小时的试运行，并开始正式投产。这一整套机组的发电功率达到了5MW，虽然功率不大，但这套机组已经是世界容量最大的超临界二氧化碳循环发电机组，而且%是国产的。

什么是超临界？原理是当环境温度和压力高于物质的临界温度和临界压力时的环境，就是超临界状态，当物质达到产临界状态时，气体物质可以像液体一样流动，而液体可以像气体一样被压缩，此刻的气液状态非常近似，超临界的液体比原本的物质液体状态，拥有更好的流动性和热传导性。

二氧化碳发电技术利用的是超临界二氧化碳出色的流动性和热传导性，超临界状态的二氧化碳比液体水、气蒸、水蒸气更丝滑和柔顺，作为工质可以将更多热源的热量转化为机械能。

二氧化碳发电的技术原理是什么？把推动蒸汽轮机的水蒸气换成超临界状态的二氧化碳，利用高温高压的超临界二氧化碳，推动燃气轮机的热能，转化为机械能。

二氧化碳动力循环有什么好处？首先二氧化碳相对比较廉价，且容易获得；其次二氧化碳的高温性质比较稳定，不易燃，对金属腐蚀性弱；最后二氧化碳动力循环兼具了蒸汽和燃气循环的所有优点，且避免了他们各自的缺点，开发超临界二氧化碳为工质，成为了主流国家的研究方向。

对二氧化碳作为循环动力的研究，最早可追溯到上世纪40年代，由瑞士的苏尔寿有限公司最先开始，该公司于年创立并延续至今，主要从事机械类产品的加工和制造，随后美国、意大利、英国、德国、西班牙等都开始了以二氧化碳为工质的相关研究，但当时各个国家对叶轮机械的加工技术缺乏经验，且核电相关技术还没发展起来，所以关于二氧化碳作为动力循环的研究进展不大。

关于超临界二氧化碳动力系统热器的制造，一直都没有达到理想状态，超临界二氧化碳发电系统的研究工作一直未获得实质性的发展，一直到一个叫多斯塔尔的研究人员，对布雷顿循环进行了优化，让超临界二氧化碳的研究工作出现了突破。

这名研究人员开发的超临界布雷顿循环多了不少的零部件，主要由压缩机、透平、发电机、热交换器、回热器和预冷器组成，热交换器的热能可能来自核反应堆、太阳能、地热能、工业废热、发电燃烧热等多个领域，让超临界二氧化碳发电系统极有可能在未来代替朗肯循环（蒸汽循环）。

对高压液体加热形成高压蒸汽吹动蒸汽轮机运动，煤电、核电都采用朗肯循环，朗肯循环发电设施曾一度占据了我们人类发电总量的90%以上。水蒸气有较强的腐蚀性，而且水的临界温度和临界压力远远高于二氧化碳，意味着未来利用二氧化碳的动力循环会更加节能。

二氧化碳发电技术已经成为大国的必争之术，谁能掌握这项技术，可以说在未来能源发展占据优势，原因在于这项技术的应用比较广泛，尤其是美国、法国、日本、韩国布局太早，并都想获得相关技术的主导权，对我们未来的能源安全形成制约。

用对国外的技术封锁，从年开始，华能集团和西安热工院合作，联合清华大学、西安交通大学、中国科学院电工研究所、中国原子能科学研究院等40多家高校、科研院所和龙头企业，成立了中国超临界二氧化碳循环发电技术创新联合体，为了在未来二氧化碳发电技术上占据上风。

因超临界二氧化碳的特殊性质，在全循环过程中，二氧化碳一直处于超临界状态，不会发生相变，冷却器和管路附件尺寸可以做小，超临界二氧化碳的密度较大，运动时产生的动能会更大，可以减少压缩机的涡轮及数量，超临界二氧化碳发电系统相比传统蒸汽发电系统体积可减少一半以上。

目前我国拥有第四代特征的石岛湾核电站，采用的是氦作为载热工质，但氦气密度小，压缩机体积大、动耗大，降低了系统热效率，为提升氦冷堆系统循环的热效率，必须提高氦气的出口温度。

我国第四代核电使用超临界二氧化碳布雷顿循环新系统，可以很好解决此类问题，对我国的材料研究是个非常高的要求，而材料领域恰恰是我们的短板。

二氧化碳的密度大，压缩机可压缩系数低，压缩机功耗也更低，比氦气发电系统，使用超临界二氧化碳发电系统能将循环热效率提高45%~50%，并大幅度减少设备体积。超临界二氧化碳布雷顿循环核电系统成熟以后，非常适合安装在核潜艇、核航母等空间有限的大型军事设备上。

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术，可以从火电、冶金、工业废气中捕捉高温的二氧化碳，相关设备对回收的二氧化碳进行处理后，可利用超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术转化为机械能，可以进一步提高不可再生能源的利用效率，这项技术可以帮助我国实现可持续发展，进一步缓解能源紧缺问题，加快我国“双碳”计划的布局。

超临界二氧化碳创新联合体，不辞辛苦历时7年的科研和付出后，让我们终于追赶上了西方国家在这方面的领先优势，这次华能集团项目的成功，充分体现了我们科研人员吃苦耐劳的优良品质。

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，其中包括了压缩机、涡轮、换热器、透平、干气密封等多个关键装置，全部由我们国家自己设计和制作，核心设备国产化达到了%。

意味着我国在部分相关技术的研究，已经取得了领先位置，根据华能集团计划，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、核电和火电结合，这项技术彻底成熟并普及时，中国将有望摆脱能源和碳排放的困扰。