近日，坐落在貴州六盤(pán)水的“超碳一號(hào)”全球首臺(tái)商用超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組成功商運(yùn)，意味著全球首次將超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室推向商業(yè)落地。這意味著二氧化碳能用來(lái)發(fā)電了，發(fā)電效率提升85%，那今后家庭電費(fèi)會(huì)降嗎？能顛覆傳統(tǒng)發(fā)電方式嗎？

首先得明確這可不是普通的技術(shù)突破，而是全球首次將超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室推向商業(yè)落地，妥妥的黑科技。

更準(zhǔn)確地說(shuō)，這個(gè)發(fā)電機(jī)組，并不是用二氧化碳發(fā)電，而是用二氧化碳工質(zhì)參與熱機(jī)能量轉(zhuǎn)換來(lái)發(fā)電。

自從瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)以來(lái)，火和水就一直霸占著能源轉(zhuǎn)換的核心舞臺(tái)。

不管是傳統(tǒng)火電還是核電，本質(zhì)都是燒開(kāi)水產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)輪機(jī)發(fā)電，水在這個(gè)過(guò)程中一直是傳遞能量的不錯(cuò)的工質(zhì)。

而“超碳一號(hào)”的核心創(chuàng)新，就是把工質(zhì)從水換成了超臨界狀態(tài)的二氧化碳。

什么是超臨界狀態(tài)？簡(jiǎn)單說(shuō)，就是給二氧化碳加溫加壓到臨界值后，它會(huì)變成一種特殊流體。

這種流體既有液體的高密度，又有氣體的強(qiáng)流動(dòng)性，能量密度遠(yuǎn)超水蒸氣，是天生的高效能量載體。

更關(guān)鍵的是，二氧化碳達(dá)到超臨界狀態(tài)的門(mén)檻比水低多了：溫度31℃、氣壓72.8個(gè)大氣壓就能實(shí)現(xiàn)。

反觀水，要達(dá)到超臨界狀態(tài)需要374℃的高溫和220個(gè)大氣壓，水的超臨界狀態(tài)還具有一定的氧化和腐蝕性，對(duì)系統(tǒng)強(qiáng)度和抗腐蝕能力要求很高，工程難度和成本也都高得多。

除了工質(zhì)優(yōu)勢(shì)，循環(huán)原理也更先進(jìn)。

傳統(tǒng)發(fā)電用的是朗肯循環(huán)，水要經(jīng)歷“燒開(kāi)水-蒸汽-冷凝水”的相變過(guò)程，能量損耗很大。

而超臨界二氧化碳用的是布雷頓循環(huán)，全程沒(méi)有相變，也沒(méi)有兩相流，相當(dāng)于把能量損耗的“漏洞”堵上了，這也是效率飆升的關(guān)鍵原因之一。

再看大家最關(guān)心的“效率提升85%”，這個(gè)數(shù)據(jù)是真的，但有個(gè)重要前提：是對(duì)比傳統(tǒng)蒸汽燒結(jié)余熱發(fā)電，不是直接對(duì)標(biāo)主流火電。

新聞里明確說(shuō)了，“超碳一號(hào)”是“超臨界二氧化碳燒結(jié)余熱發(fā)電工程”，熱源溫度上限就是燒結(jié)余熱的溫度，和理想中的極高溫超臨界二氧化碳發(fā)電還有差距。

當(dāng)未來(lái)超臨界二氧化碳溫度達(dá)到550℃時(shí)，熱能轉(zhuǎn)化為電能的效率可達(dá)45%以上，溫度越高效率越高。

即便如此，目前這個(gè)提升也堪稱(chēng)驚艷。

除此之外，它還有三個(gè)實(shí)打?qū)嵉膬?yōu)勢(shì)：體積小、噪聲低、安全性高。

超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)的體積和重量，只有傳統(tǒng)蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的50%多，相當(dāng)于把大房子換成小公寓還能多辦事，不管是礦區(qū)余熱回收還是偏遠(yuǎn)地區(qū)供電，適配場(chǎng)景都更靈活。

它采用的高速渦輪機(jī)組以高頻振動(dòng)為主，更容易隔振降噪，對(duì)周邊環(huán)境更友好。

而且二氧化碳化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易燃，對(duì)金屬腐蝕性弱，相比超臨界水的強(qiáng)氧化性，系統(tǒng)維護(hù)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)都大幅降低。

還有個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：超臨界二氧化碳循環(huán)的壓縮功耗只占渦輪輸出功率的30%，而常規(guī)氦氣循環(huán)要占45%，燃?xì)廨啓C(jī)更是高達(dá)50～60%，能耗優(yōu)勢(shì)一目了然。

搞懂了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，再回答核心問(wèn)題：家庭電費(fèi)會(huì)降嗎？

答案是：短期很難，長(zhǎng)期有潛力。

短期來(lái)看，“超碳一號(hào)”只是商用示范項(xiàng)目，目前的應(yīng)用場(chǎng)景局限在工業(yè)余熱回收，還沒(méi)大規(guī)模應(yīng)用到主流發(fā)電領(lǐng)域。

發(fā)電成本不僅取決于效率，還和規(guī)模、技術(shù)成熟度掛鉤。

現(xiàn)在這套系統(tǒng)還處于商業(yè)化初期，設(shè)備制造、控制系統(tǒng)、材料工藝的成本都沒(méi)降下來(lái)，暫時(shí)無(wú)法影響整體電價(jià)。

但長(zhǎng)期來(lái)看，隨著技術(shù)普及和規(guī)模擴(kuò)大，成本下降是必然趨勢(shì)。

要知道，超臨界二氧化碳發(fā)電的適配場(chǎng)景極廣，除了工業(yè)余熱，還能對(duì)接光熱發(fā)電、核電、生物質(zhì)能發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域。

一旦實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，發(fā)電效率的提升會(huì)直接降低單位電價(jià)，家庭電費(fèi)才有下降的可能。

再看第二個(gè)問(wèn)題：能顛覆傳統(tǒng)發(fā)電方式嗎？

答案是：短期不能，長(zhǎng)期有望成為重要補(bǔ)充，甚至在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)替代。

首先要承認(rèn)，傳統(tǒng)火電、水電、核電在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占比極高，尤其是火電，目前仍是保障能源安全的“壓艙石”。

這些傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)百年發(fā)展，已經(jīng)非常成熟，成本可控、穩(wěn)定性強(qiáng)，短期內(nèi)很難被徹底取代。

其次，超臨界二氧化碳發(fā)電目前還有三個(gè)核心難題沒(méi)完全攻克。

一是控制難度大，系統(tǒng)高效運(yùn)行全靠精準(zhǔn)控制溫度和壓力，確保二氧化碳始終處于超臨界狀態(tài)，一旦負(fù)荷變化，整套系統(tǒng)都要快速調(diào)整，對(duì)控制系統(tǒng)要求極高。

二是材料要求高，要實(shí)現(xiàn)更高效率，系統(tǒng)溫度需要達(dá)到550℃以上、更高的壓力，這就需要高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕的特殊材料，目前相關(guān)工藝還在持續(xù)突破中。

三是當(dāng)前應(yīng)用場(chǎng)景有限，正如前面所說(shuō)，“超碳一號(hào)”是余熱發(fā)電，還沒(méi)進(jìn)入主流發(fā)電賽道，要實(shí)現(xiàn)全面替代還有很長(zhǎng)的路要走。

但這并不影響它的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。

要知道，全球能源轉(zhuǎn)型的核心是“高效、低碳”，超臨界二氧化碳發(fā)電正好踩中了這個(gè)風(fēng)口。

它的效率優(yōu)勢(shì)能大幅提升能源利用率，減少能源浪費(fèi)；二氧化碳作為工質(zhì)可循環(huán)使用，相比傳統(tǒng)火電，碳排放能進(jìn)一步降低，完美契合“雙碳”目標(biāo)。

更重要的是，我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全球首次商用落地，搶占了技術(shù)制高點(diǎn)。

未來(lái)隨著技術(shù)成熟，它完全有可能在光熱發(fā)電、核電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)替代，成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)升級(jí)的“主力軍”之一。

也就是說(shuō)，“超碳一號(hào)”的成功商運(yùn)，不是一次簡(jiǎn)單的技術(shù)嘗試，而是我國(guó)在能源領(lǐng)域的一次重大突破。

它告訴世界，我們已經(jīng)在超臨界二氧化碳發(fā)電這個(gè)新賽道上，再一次領(lǐng)跑全球。