在能源技術(shù)革新的浪潮中，超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)正嶄露頭角，被美國(guó)能源部視為國(guó)家能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略性前沿方向。我國(guó)自2009年起便投入研發(fā)，力求在這場(chǎng)技術(shù)競(jìng)賽中占據(jù)先機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)究竟有何獨(dú)特之處，其發(fā)電原理又是怎樣的呢？

走進(jìn)超臨界二氧化碳發(fā)電實(shí)驗(yàn)室，一臺(tái)裝置正忙碌地將二氧化碳轉(zhuǎn)化為超臨界狀態(tài)。這一過程需要將常溫下的二氧化碳加熱至31攝氏度左右，并加壓至74個(gè)大氣壓。與傳統(tǒng)的水蒸氣發(fā)電相比，超臨界二氧化碳發(fā)電效率可提升5至8個(gè)百分點(diǎn)，這一數(shù)據(jù)令人矚目。

超臨界二氧化碳之所以具備如此高效的發(fā)電能力，源于其獨(dú)特的物理特性。在超臨界狀態(tài)下，二氧化碳的密度接近液體，能夠儲(chǔ)存大量能量，仿佛一個(gè)身強(qiáng)力壯的“壯漢”。同時(shí)，其黏度又接近氣體，流動(dòng)阻力極小，使得加熱膨脹做功的過程更為順暢，無需經(jīng)歷復(fù)雜的相變，響應(yīng)速度也更快。

中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院的科研人員劉旻昀形象地比喻道：“超臨界二氧化碳流體就像是從20多種工質(zhì)中脫穎而出的‘天選之子’，它擁有獨(dú)特的做功優(yōu)勢(shì)，是我們經(jīng)過精心挑選后發(fā)現(xiàn)的。”

東方汽輪機(jī)有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心副主任唐濤則用了一個(gè)更為通俗的比喻：“如果將傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)比作普通轎車，那么超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)就相當(dāng)于一臺(tái)跑車，其速度和效率都遠(yuǎn)超前者。”

超臨界二氧化碳發(fā)電的過程可分為四個(gè)步驟：壓縮、加熱、膨脹、冷卻。這一過程就像是在一個(gè)鋼鐵容器里吹氣，隨著氣體的不斷注入，容器內(nèi)的氣體密度和壓力逐漸增大。接著，對(duì)容器內(nèi)部進(jìn)行升溫，形成高溫高壓環(huán)境，使內(nèi)能大幅增加。此時(shí)，在容器上開一個(gè)小孔，高溫高壓的氣體便會(huì)迅速噴出，推動(dòng)一個(gè)風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

東方電氣集團(tuán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展部副部長(zhǎng)張曉東表示，超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)將對(duì)整個(gè)發(fā)電模式、設(shè)備形態(tài)、運(yùn)行模式以及運(yùn)行效率產(chǎn)生顛覆性的影響，甚至可能徹底改變電廠的工藝流程。