中国革命性发电机曝光：用二氧化碳做工质，或彻底颠覆发电方式

作者：@天涯爱科学

电是现代社会和国民经济运行最重要的保障，没有电，就只有退回去茹毛饮血，光着屁股跑了。最近央视新闻曝光了中国自主研发的一套二氧化碳发电机组，已经正式投入运行，或将彻底颠覆人类140年来的发电方式。

目前世界上发电，除少数风能、太阳能等技术之外，绝大多数都要利用水这个工质，即使声名赫赫的核能发电也不例外。基本原理就是，煤炭、天然气、核能等产生的热量，把水加热成高温高压的水蒸气，再推动发电机组产生电能。不管是火电站还是核电站，人们都能看到那个巨大的“烟囱”——用来冷却水的冷却塔，保证水的循环利用，以节约用水。

而现在，随着新的发电技术的出现，以后人们可能在发电厂就看不到这种巨大的冷却塔了，因为用来转换热能到机械能的工质，不再是水，而是二氧化碳。

12月8号，中国华能集团有限公司正式官宣，中国自主研发的世界参数最高、容量最大的超临界二氧化碳循环发电试验机组在华能西安热工院顺利完成72小时试运行，正式投运！满负荷运行期间，最高温度600℃，最高压力20兆帕，发电功率5兆瓦，系统各项指标全面达到设计要求，实现高标准安全稳定运行。

什么叫超临界呢？

要了解这项技术的颠覆性意义，我们首先要知道什么叫超临界。世界上的物质会随着温度和压力变化，呈现出固态、液态、气态三种形态。如果把处于气液平衡的物质升温加压，热膨胀会引起液体密度减少，压力升高，气液两相界面消失成为均相体系，这个点就称为临界点。流体温度和压力超过临界点，气液性质就会趋于近似，具有极为独特，兼具气体和液体的物理特征，黏度低、密度大，有良好的流动、传质、传热和溶解性能。

超临界二氧化碳循环发电就是利用这一性质，把水彻底打入了冷宫，因为比起用水来做工质，它具有四大优势：

一、体积小，仅相当于蒸汽机组的1/25

超临界二氧化碳是一种非常稠密的流体，密度为0.448g/cm，比超临界水的密度（0.322g/cm）高出近1.4倍。更高的密度会带来更高的传输效率，相同体积的超临界二氧化碳比超临界水更加容易推动机组运转。

超临界二氧化碳由于密度大、动能大，所需涡轮级数少，涡轮机轴向尺寸降低，冷却器、管路附件尺寸相应减小。相同装机容量时，超临界二氧化碳发电机体积只有蒸汽轮机的1/25，因而可以显著压缩整套发电机组的体积。相同装机容量的二氧化碳发电机组，体积只有蒸汽机组的1/25，大致相当于一辆轿车和一节火车车厢之比。

这种发电技术对于舰船来说，有着极大的应用价值。因为舰船内部空间有限，特别是航空母舰核电配有的庞大蒸汽发电机组占据了宝贵的空间，二氧化碳发电机组的极低体积，对于舰船特别是航空母舰等军用舰船来说有着举足轻重的意义。

二氧化碳循环发电机组

二、效率高，发电效率增3-5%

超临界二氧化碳循环没有相变，可有效减小压缩功，提高发电效率，根据测算，在温度600℃下，其发电效率比蒸汽机组高3-5个百分点。

三、污染小，减少10%碳排放

水的临界温度374℃ ，临界压力22.1兆帕，而二氧化碳临界温度为仅为31.26℃，临界压力仅为7.29兆帕，可以说临界条件大大降低，从而节约了燃料，降低了废弃物的排放。从华能的数据来看，二氧化碳循环发电机组的碳排放可减少10%。

四、调峰容易，可实现0～100%全负荷调峰

由于水的临界条件较高，用电峰谷差越大，电网调峰幅度和难度就越大。比如我国邢台电厂200兆瓦的国产8号机组，一个调峰周期在8个小时左右，升至满负荷运转最快都要90分钟，一次调峰经济损失约为92吨标准煤。而二氧化碳的临界条件低，调峰容易，可实现0-100%全负荷调峰。