超临界二氧化碳发电技术实现商用突破 山东推动工业余热高效转化助力绿色低碳转型

工业大省在推进绿色低碳转型过程中,面临一个长期存在的结构性难题:高温热源和中低品位余热广泛分布于钢铁烧结、焦化、化工装置、工业炉窑等环节,但回收利用效率不高,部分热能以“看得见的浪费”形式排放。

随着节能降碳约束趋紧、用能成本波动加大,如何把“废热”变成稳定电力、把减排压力转化为产业竞争力,成为传统工业升级的关键命题。

这一问题的成因,既有技术路径惯性,也有产业化门槛因素。

长期以来,余热发电主要依赖蒸汽朗肯循环等成熟路线,但在多热源耦合、负荷波动、空间受限等场景中,系统效率和经济性受到限制;与此同时,部分关键装备和工程经验曾对外部供应链形成依赖,制约了规模化复制推广。

特别是在钢铁、化工等流程工业中,生产节奏快、热源波动大,对发电系统的响应速度、稳定性和运维成本提出更高要求,传统方案往往难以兼顾。

在此背景下,超临界二氧化碳工质高效发电技术的工程化突破,为余热高效转化提供了新选项。

1月23日,相关科技成果对接会在济钢集团举行。

来自钢铁、化工等领域的企业围绕技术适配性、项目落地路径与投资回报进行了对接。

中核集团首席科学家、“超碳一号”总设计师黄彦平在会上介绍,“超碳一号”作为全球首台商用超临界二氧化碳发电机组,已实现全产业链自主可控,并连续安全运行1500小时无故障、无异常停机;机组常态化运行所需人员精简至2人,体现了系统集成与运维模式的创新。

从影响看,该技术的价值不止于单个项目“能发多少电”。

其一,提升能源利用效率。

超临界二氧化碳循环具有系统紧凑、效率较高、响应更灵活等特征,有望在复杂工业现场把分散余热更有效地转化为电能,为企业降低外购电依赖、平抑能耗成本提供支撑。

其二,拓展绿色改造的可复制路径。

面向钢铁、化工、建材、轻工、造纸等传统行业,余热资源分布广、规模大,若形成标准化工程包与可推广商业模式,将为区域降碳提供“成套解法”。

其三,带动自主可控的装备体系建设。

关键装备、设计与工程能力若实现国内完整链条配套,不仅有助于降低项目综合成本和交付周期,也能增强能源技术体系的安全韧性。

对企业而言,经济性是决定推广速度的重要尺度。

济钢集团国际工程技术有限公司党委书记、董事长王铭南介绍,“超碳一号”项目投资回收期约5年,预计年发电量1.2亿度、年创收7000多万元,年节约标煤约2万吨。

这组数据表明,该技术在工业余热场景中具备可量化的收益逻辑:以节能降碳为主线,以稳定发电与成本节约为抓手,推动绿色投入转化为可持续现金流,从而提高企业实施动力。

对策层面,本次对接会呈现出“科研—工程—产业”协同推进的特点。

会上,山东钢铁集团、山东恒信集团现场签约,计划于2026年率先建设超碳发电机组:山东恒信集团拟在化工生产系统中新建燃气蒸汽联合循环发电设备并采用该技术;山东钢铁集团将在日照精品钢基地新建500平方米烧结机,并配套应用相关发电方案。

与此同时,省内外十余家企业正开展对接洽谈,显示出技术从示范走向规模化应用的“产业温度”。

从前景判断看,超临界二氧化碳发电技术在山东具备较好的应用土壤。

一方面,山东能源消耗和碳排放总量较高,产业结构中重化工业占比大,余热资源富集,为技术提供了广阔场景;另一方面,山东正处于建设绿色低碳高质量发展先行区的关键期,政策导向强调以科技创新推动节能降碳和能源绿色转型。

省科技厅二级巡视员王钟伟表示,能源技术变革对减碳降碳意义重大,超碳发电技术体现了能源创新的革命性方向。

可以预期,随着首批项目落地、工程标准逐步完善、关键装备配套成熟,技术成本有望进一步下降,应用范围将由点到面扩展,并在园区级综合能源系统、流程工业节能改造等领域形成新的增长空间。

同时也应看到,技术推广仍需跨过若干“工程化关口”。

包括:不同工况下热源稳定性与机组匹配、与现有生产系统的耦合优化、全生命周期运维体系建设、投资收益测算的精细化,以及在更广泛行业的标准化与认证评价等。

下一步,建议在示范项目基础上强化数据沉淀和第三方评估,形成可对标、可审计的节能降碳效果;推动产学研用联合攻关,完善关键部件国产化与供应保障;围绕园区与行业特点打造可复制的“工程包+运维服务”模式,加快从技术领先走向规模优势。

"超碳一号"的成功应用,不仅展现了我国在能源科技领域的创新实力,更为实现"双碳"目标开辟了新路径。

随着这项技术在更多行业推广应用,将有力推动我国能源结构优化和产业转型升级,为全球应对气候变化贡献中国智慧。

未来,如何进一步完善技术标准、扩大应用场景、降低投资成本,将成为业界关注的重点方向。