中國人燒二氧化碳發電？瓦特的棺材板按不住了！

　　瓦特的棺材板有點摁不住了。

　　自從瓦特改良蒸汽機以來，人類已經用燒開水的方式發了100多年的電，哪怕是核電站，本質也是燒開水（蒸汽發電），用蒸汽推動渦輪。

　　現在，中國人開始燒二氧化碳發電了。2025年12月20日，全球首臺商用超臨界二氧化碳發電機組“超碳一號”在貴州六盤水投入運營。

　　“超碳一號”發電機組丨中核集團

　　從空氣里變出電能，還能商業化運作，這真的有點魔幻了！

　　網友們打出滿屏的問號丨bilibili@央視新聞

　　超臨界二氧化碳，發電的天選之子

　　燒二氧化碳發電，專業說法叫二氧化碳工質發電。這當然不是在空氣中點一把火那么簡單。我們來抓關鍵詞：超臨界，二氧化碳。

　　超臨界，物質的奇妙屬性

　　物質的常見狀態有固態、液態、氣態，還有個等離子態（比如火）。超臨界態則是另一種奇妙的狀態：當溫度和壓強超過某個特定值，物質會同時具有液體和氣體的特性。

　　想象一下，氣體分子本來處于一種間隔很遠、四處亂竄的狀態。如果加上很高的壓強，分子會擠在一起，因為互相吸引，不再像氣體分子一樣四處亂竄，變成了液態；這時如果再加上很高的溫度，分子們又會活躍起來，變成一種緊緊擠在一起、又上躥下跳的狀態（就是那種五彩斑斕的黑的感覺）。

　　圖丨Wikipedia

　　這種狀態的物質，在搞電力的人來看就是遠勝于水的完美發電介質！

　　它的密度接近液態，能像水一樣攜帶很多能量用以發電；它黏度接近氣態，又比水的流動性更好，更容易推動渦輪轉起來，減少發電中的能量損耗；但它又不是真正的液體或氣體，沒有沸點來限制它的形態，因此可以達到很高的溫度，而溫度越高，發電效率就越高。

　　總之一句話，超臨界物質發電，劃算！

　　為什么是二氧化碳？

　　在世間萬物中選中二氧化碳，主要是因為把它做成超臨界態比較容易。

　　拿我們現在常用的發電介質水來說。

　　要把水搞到超臨界態，需要的溫度和壓強分別是374攝氏度和22兆帕。要達到374攝氏度的高溫已經很不容易了，22兆帕更是個很高的目標，相當于2000多米深的海底的壓強，或者相當于在1厘米見方的地方的放一頭獅子。

　　二氧化碳則好搞定很多，達到超臨界態需要的溫度是31攝氏度，這在炎熱的地區甚至不需要專門做保溫；需要的壓強也只有7.38兆帕，僅僅是水的三分之一。

　　二氧化碳相態變化圖，超臨界態的面積比較大，意味著比較容易達到丨張義祥, 林沖, 赫建明, 等. 2024. 頁巖的超臨界二氧化碳壓裂機理及其優勢分析[J]. 工程地質學報, 32(4): 1301-1308. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2022-0538.

　　要把二氧化碳燒到這個溫度，我們甚至可以用很便宜的熱源：鋼廠的工業余熱。

　　這些余熱的溫度在300到600攝氏度之間，作為傳統火電的熱源，溫度相對較低，如果用水作為介質發電的話效率極低，所以過去很難利用，很多都白白浪費了。

　　這是因為超臨界態的水在發電過程中，對溫度、壓強要求都很高，稍微下降就會變回氣態或液態；二氧化碳的超臨界態容易達到且很穩定，甚至能在整個發電循環中維持。

　　工業生產會產生很多熱能，如果能利用起來會是巨大的寶藏丨wikimedia commons/Alfred T. Palmer

　　所以，“超碳一號”用工業余熱來讓二氧化碳達到超臨界態、用來發電，綽綽有余，直接變廢為寶！

　　并且，超臨界二氧化碳，還可以讓發電設備更少更緊湊，不僅節省了投資成本，還避免了能量散失。

　　全球首臺商用超臨界二氧化碳發電機組三維示意圖丨中核集團

　　那兩個字怎么說來著？劃算！

　　以后我們不用燒開水發電了嗎？

　　發電能燒二氧化碳了，但開水還是要繼續燒的。

　　比起蒸汽發電的傳統火電來說，在使用較低溫的工業余熱發電領域，二氧化碳工質發電可以更高效地利用能源，效率更優；但在使用高溫的化石燃料熱源發電領域，二者效率相差不多，二氧化碳工質發電不存在全方位的優勢。

　　此外，蒸汽發電目前依然是主流的發電方式，它龐大的經濟、技術慣性，也會讓它長期作為電力系統的壓艙石。

　　石破天驚的二氧化碳工質發電不是獨霸天下，而是有更適合自己的位置。

　　因為發電系統布局緊湊、效率高，二氧化碳工質發電更可能用到一些空間有限的場景，比如海上油井、大型船舶，實現小小身形大大能量。

　　又因為發電功率調節速度快、范圍廣，二氧化碳工質發電發電可以完美配合出力十分不穩定的新能源發電，實現電力的穩定供應，主打一個滿分僚機。

　　目光再遠一些，二氧化碳工質發電可能還會用到更多“變廢為寶”的場景里，不僅僅是工業余熱，其他的光熱發電、生物質，甚至未來的核聚變技術產生的余熱，也能通過二氧化碳工質發電的方式變為電力。

　　作者：藍巾

　　編輯：李小葵

　　題圖來源：中核集團