零碳科技：二氧化碳“燒”出高效電！中國超碳一號領(lǐng)先世界五年

2026年初，一則來自首鋼水鋼集團的消息引發(fā)全球能源領(lǐng)域高度關(guān)注——由濟鋼集團與中國核動力研究設(shè)計院聯(lián)合打造的全球首臺套2×15兆瓦超臨界二氧化碳燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)（“超碳一號”）成功實現(xiàn)商業(yè)化運行。這一突破性進展，不僅標志著中國在超碳發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域率先完成工程化、商業(yè)化跨越，更以新質(zhì)生產(chǎn)力的生動實踐，為全球工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了可復(fù)制、可推廣的“中國方案”。

在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型進入深水區(qū)、科技競爭日趨激烈的當下，“超碳一號”的成功商用絕非孤立的技術(shù)突破。它既是中國多年來在能源裝備領(lǐng)域持續(xù)攻關(guān)的必然成果，也是國有企業(yè)踐行綠色發(fā)展使命的責任擔當，更是山東省推動新舊動能轉(zhuǎn)換、實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵抓手。

技術(shù)革新

能源領(lǐng)域的每一次重大變革，都源于核心技術(shù)的突破性進展。“超碳一號”之所以能引發(fā)行業(yè)震動，關(guān)鍵在于其采用的超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)，從根本上改變了傳統(tǒng)余熱發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換邏輯，實現(xiàn)了效率、緊湊性、機動性的全面躍升。

技術(shù)原理：超臨界二氧化碳的“能量魔法”

傳統(tǒng)燒結(jié)余熱發(fā)電多采用蒸汽循環(huán)技術(shù)，即通過余熱加熱水產(chǎn)生蒸汽，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。這一模式存在能量損失大、系統(tǒng)體積龐大、啟動響應(yīng)慢等固有缺陷。而“超碳一號”創(chuàng)新性地采用超臨界二氧化碳作為循環(huán)工質(zhì)，通過閉式布雷頓循環(huán)完成能量轉(zhuǎn)換——當二氧化碳處于超臨界狀態(tài)（溫度31.1℃、壓力7.38MPa以上）時，兼具氣體的低粘度和液體的高密度特性，能量傳遞效率大幅提升。

這種技術(shù)路徑的革新帶來了顛覆性效果：運行數(shù)據(jù)顯示，“超碳一號”在滿負荷運行狀態(tài)下，相較于傳統(tǒng)燒結(jié)環(huán)冷余熱蒸汽發(fā)電工藝，凈發(fā)電量提升30%以上，能效提升效果顯著。權(quán)威專家評價指出，該技術(shù)“具有系統(tǒng)緊湊、機動性強、效率卓越的核心優(yōu)勢，是未來工業(yè)余熱、光熱發(fā)電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)革命性變革的關(guān)鍵技術(shù)”。

工程突破：從實驗室到工業(yè)園的艱難跨越

作為全球首臺套商用項目，“超碳一號”的落地過程面臨著“無標準可執(zhí)行、無經(jīng)驗可借鑒”的雙重挑戰(zhàn)。濟鋼集團組建精銳項目團隊，歷經(jīng)23個月的建設(shè)與調(diào)試，跨學科、跨領(lǐng)域開展技術(shù)融合與創(chuàng)新攻關(guān)，累計解決各類技術(shù)問題200余項，攻克主要技術(shù)難題88項，最終成功將實驗室技術(shù)轉(zhuǎn)化為可穩(wěn)定運行的工業(yè)裝置。

在這一過程中，濟鋼集團發(fā)揮了關(guān)鍵作用：依托在鋼鐵行業(yè)深耕多年積累的經(jīng)驗，特別是對燒結(jié)余熱特性與回收技術(shù)的深刻理解，精準判斷出超碳技術(shù)與燒結(jié)余熱回收的最佳結(jié)合點；主導(dǎo)編制核心工程化技術(shù)方案，完成項目立項、商務(wù)談判、技術(shù)附件簽訂及初步設(shè)計等全流程工作；承擔EPC總包（設(shè)計、采購、建設(shè)）及運營等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，展現(xiàn)了在復(fù)雜系統(tǒng)工程領(lǐng)域的強大整合能力與創(chuàng)新精神。

技術(shù)空白填補：破解中小功率中高溫熱源利用難題

長期以來，全球能源領(lǐng)域存在一個突出痛點：中小功率規(guī)模、中高溫熱源場景的高效動力技術(shù)供給不足。大量工業(yè)余熱、光熱等能源因缺乏高效轉(zhuǎn)換技術(shù)，只能白白浪費。“超碳一號”的成功商用，精準填補了這一技術(shù)空白。

據(jù)測算，工業(yè)余熱占全球總能耗的15%-20%，其中鋼鐵行業(yè)的燒結(jié)余熱是典型的中高溫熱源，具有總量大、穩(wěn)定性強的特點，但傳統(tǒng)技術(shù)的低效率制約了其回收利用價值。“超碳一號”的技術(shù)路徑，為這類熱源的高效利用提供了成熟方案，其核心技術(shù)可廣泛復(fù)制到化工、建材、有色金屬等多個高耗能行業(yè)，撬動萬億級余熱利用市場。

產(chǎn)業(yè)賦能

工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱，也是能源消耗和碳排放的主要來源。“超碳一號”的商業(yè)化運行，不僅為鋼鐵行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型提供了示范，更將通過技術(shù)擴散與模式復(fù)制，推動整個工業(yè)體系的能源利用革命，為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動能。

鋼鐵行業(yè)的“節(jié)能革命”

鋼鐵行業(yè)是典型的高耗能、高排放行業(yè)，燒結(jié)工序作為鋼鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，產(chǎn)生的余熱資源豐富但回收難度大。“超碳一號”在首鋼水鋼的成功應(yīng)用，為鋼鐵行業(yè)余熱回收提供了全新范本——通過高效轉(zhuǎn)換技術(shù)，將原本浪費的燒結(jié)余熱轉(zhuǎn)化為清潔電力，實現(xiàn)了“變廢為寶”的生態(tài)價值。

以單廠效益為例，首鋼水鋼“超碳一號”項目投產(chǎn)后，每年可新增清潔電力供應(yīng)約1.2億千瓦時（按年利用小時數(shù)6000計算），相當于減少標準煤消耗約3.6萬噸，減少二氧化碳排放約9.9萬噸。若推廣至全國鋼鐵行業(yè)，按現(xiàn)有燒結(jié)產(chǎn)能測算，每年可新增發(fā)電量超100億千瓦時，減少二氧化碳排放超800萬噸，對鋼鐵行業(yè)完成“雙碳”目標具有關(guān)鍵支撐作用。

全產(chǎn)業(yè)鏈的“技術(shù)溢出”

“超碳一號”的成功，不僅是單一技術(shù)的突破，更是全產(chǎn)業(yè)鏈能力的集中體現(xiàn)。濟鋼集團在項目實施過程中，形成了從技術(shù)方案設(shè)計、工程研發(fā)、系統(tǒng)集成到項目建設(shè)、運營維護的全鏈條服務(wù)能力，構(gòu)建了“技術(shù)+資本+服務(wù)”的綠色產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

這種全產(chǎn)業(yè)鏈能力的形成，將產(chǎn)生顯著的技術(shù)溢出效應(yīng)：一方面，帶動超臨界二氧化碳壓縮機、換熱器、透平機等核心裝備的國產(chǎn)化替代，推動能源裝備產(chǎn)業(yè)向高端化、智能化升級；另一方面，濟鋼集團可依托“一站式”交鑰匙工程服務(wù)模式，為化工、建材、有色金屬等其他高耗能行業(yè)提供定制化余熱發(fā)電解決方案，促進綠色服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

據(jù)測算，僅山東省內(nèi)就有超過50家鋼鐵、化工、建材企業(yè)具備余熱回收改造條件，若全部采用“超碳一號”技術(shù)方案，可形成超1000兆瓦的裝機容量，每年新增發(fā)電量超60億千瓦時，帶動相關(guān)裝備制造、工程服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超200億元，創(chuàng)造大量高質(zhì)量就業(yè)崗位。

行業(yè)標準的“中國制定”

在全球綠色低碳轉(zhuǎn)型進程中，技術(shù)標準的制定權(quán)直接決定了產(chǎn)業(yè)競爭的主動權(quán)。“超碳一號”作為全球首臺套商用項目，其成功運行積累的工程數(shù)據(jù)、技術(shù)規(guī)范、運營經(jīng)驗，將為國際超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)標準的制定提供重要參考。

濟鋼集團作為項目主導(dǎo)方，已聯(lián)合中國核動力研究設(shè)計院、國內(nèi)高校及科研機構(gòu)，啟動相關(guān)國家標準、行業(yè)標準的編制工作，有望在中小功率超臨界二氧化碳發(fā)電領(lǐng)域形成“中國標準”。這不僅能提升中國在全球能源技術(shù)領(lǐng)域的話語權(quán)，更能為中國企業(yè)參與國際綠色能源項目提供技術(shù)支撐，推動“中國技術(shù)”“中國裝備”“中國服務(wù)”走向全球。

區(qū)域發(fā)展

山東作為工業(yè)大省、能源消耗大省，同時也是國家新舊動能轉(zhuǎn)換綜合試驗區(qū)，肩負著推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重大使命。“超碳一號”的成功商用，為山東省破解“工業(yè)大省”與“低碳轉(zhuǎn)型”的矛盾提供了關(guān)鍵路徑，成為區(qū)域綠色發(fā)展的“新引擎”。

“雙碳”目標的“高效路徑”：量化減排的現(xiàn)實意義

山東省“十四五”規(guī)劃明確提出，到2025年，單位地區(qū)生產(chǎn)總值能耗較2020年下降14.5%，單位地區(qū)生產(chǎn)總值二氧化碳排放下降18%。要實現(xiàn)這一目標，必須依靠技術(shù)創(chuàng)新推動能源利用效率提升。

“超碳一號”技術(shù)的推廣應(yīng)用，將為山東省提供高效的減排路徑。初步估算，山東省鋼鐵企業(yè)燒結(jié)礦余熱資源量約100億千瓦時，采用“超碳一號”技術(shù)后，熱電效率提升75%以上，凈發(fā)電量提升30%以上，可多上網(wǎng)電量5億-8億千瓦時，年減少二氧化碳排放量約40萬噸。若擴展至化工、建材等其他行業(yè)，每年可減少二氧化碳排放超200萬噸，為山東省完成“雙碳”目標提供堅實保障。

新舊動能轉(zhuǎn)換的“核心抓手”：推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色升級

新舊動能轉(zhuǎn)換的核心是推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向高端化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型。山東省擁有眾多鋼鐵、化工、建材等高耗能企業(yè)，這些企業(yè)既是能源消耗的重點，也是綠色轉(zhuǎn)型的潛力所在。

“超碳一號”的成功模式，可快速復(fù)制到山東省內(nèi)具備條件的工業(yè)企業(yè)，特別是山鋼集團旗下及其他兄弟鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)、煉鐵、軋鋼等工序的余熱回收場景。濟鋼集團作為山東省骨干國有企業(yè)，可依托全鏈條服務(wù)能力，為省內(nèi)企業(yè)提供定制化解決方案，幫助企業(yè)降低碳排放、提升能效，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)從“高耗能、高排放”向“高效益、低排放”轉(zhuǎn)型。

同時，技術(shù)的推廣應(yīng)用將倒逼高耗能企業(yè)進行節(jié)能技術(shù)改造，提升整個工業(yè)體系的能源利用水平和綠色化程度，形成“技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)升級—能效提升—減排增效”的良性循環(huán)，為山東省新舊動能轉(zhuǎn)換注入核心技術(shù)動力。

區(qū)域產(chǎn)業(yè)的“集群效應(yīng)”：構(gòu)建綠色能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)

“超碳一號”的落地，將帶動山東省綠色能源產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。一方面，項目所需的核心裝備如超臨界二氧化碳壓縮機、透平機、換熱器等，將推動省內(nèi)裝備制造企業(yè)加大研發(fā)投入，提升高端裝備制造能力；另一方面，工程設(shè)計、系統(tǒng)集成、運營維護等綠色服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將吸引上下游企業(yè)集聚，形成完整的綠色能源產(chǎn)業(yè)鏈條。

此外，山東省作為能源大省，正致力于推動“能源革命”，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。“超碳一號”技術(shù)的推廣，將與光伏、風電等可再生能源形成互補，深度挖掘工業(yè)余熱、光熱等分布式能源潛力，推動能源供給從傳統(tǒng)化石能源為主向可再生能源與清潔能源并重轉(zhuǎn)型，為山東省打造國家級綠色低碳發(fā)展樣板提供支撐。

國家戰(zhàn)略

“超碳一號”的成功商用，不僅具有顯著的區(qū)域價值和產(chǎn)業(yè)價值，更契合國家重大戰(zhàn)略需求，是中國踐行綠色發(fā)展理念、參與全球氣候治理、提升國家能源安全保障能力的重要體現(xiàn)。

“雙碳”戰(zhàn)略的技術(shù)支撐

中國承諾2030年前碳達峰、2060年前碳中和，工業(yè)領(lǐng)域作為碳排放的主要來源，其減排成效直接決定了“雙碳”目標的實現(xiàn)進度。傳統(tǒng)工業(yè)減排路徑多依賴于節(jié)能降耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整等方式，減排空間逐漸收窄，亟需技術(shù)創(chuàng)新帶來的突破性進展。

“超碳一號”采用的超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)，為工業(yè)減排提供了全新技術(shù)路徑——通過高效回收利用工業(yè)余熱，減少化石能源消耗，實現(xiàn)“增量減排”與“存量優(yōu)化”的有機結(jié)合。該技術(shù)不僅適用于鋼鐵行業(yè)，還可廣泛應(yīng)用于化工、建材、有色金屬等多個高耗能行業(yè)，對中國工業(yè)領(lǐng)域碳減排具有里程碑意義。

能源安全的重要保障

當前，全球能源格局深刻調(diào)整，能源安全已成為國家安全的重要組成部分。中國能源資源稟賦呈現(xiàn)“富煤、貧油、少氣”的特點，過度依賴化石能源不僅面臨環(huán)境壓力，還存在供應(yīng)鏈安全風險。

“超碳一號”技術(shù)的推廣應(yīng)用，將有效提升工業(yè)余熱等分布式能源的利用效率，增加清潔電力供給，減少對化石能源的依賴，構(gòu)建多元化能源供給體系。同時，超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)具有系統(tǒng)緊湊、機動性強的特點，可作為分布式能源站廣泛應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)、偏遠地區(qū)，提升能源供給的靈活性和安全性，為國家能源安全提供重要保障。

全球氣候治理的“中國貢獻”

應(yīng)對全球氣候變化是全人類的共同責任，中國作為負責任大國，始終積極參與全球氣候治理，推動構(gòu)建人類命運共同體。“超碳一號”的成功商用，向世界展示了中國在綠色低碳技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，為全球工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了可復(fù)制、可推廣的“中國方案”。

在全球范圍內(nèi)，工業(yè)余熱浪費現(xiàn)象普遍存在，僅鋼鐵行業(yè)每年浪費的余熱資源就相當于10億噸標準煤。“超碳一號”技術(shù)的推廣，將幫助其他國家特別是發(fā)展中國家高效利用工業(yè)余熱，減少碳排放，實現(xiàn)綠色發(fā)展。這不僅能提升中國在全球綠色技術(shù)領(lǐng)域的影響力，更能為全球氣候治理注入中國動力，彰顯中國的大國擔當。

從“一號”到“萬億”，超碳技術(shù)的未來圖景

“超碳一號”的成功商用，是中國能源裝備領(lǐng)域的一個里程碑，更是一個新起點。這一全球領(lǐng)先的綠色低碳技術(shù)，將從首鋼水鋼的工業(yè)園走向更廣闊的產(chǎn)業(yè)舞臺，從山東省的區(qū)域?qū)嵺`擴展為全國性的綠色轉(zhuǎn)型行動，從中國的技術(shù)創(chuàng)新升級為全球氣候治理的共同財富。

展望未來，隨著“超碳一號”的技術(shù)路徑將不斷迭代升級，應(yīng)用場景將持續(xù)拓展——從工業(yè)余熱回收延伸至光熱發(fā)電、核能發(fā)電、分布式能源等多個領(lǐng)域，裝機容量將從兆瓦級向千兆瓦級跨越，形成萬億級的綠色產(chǎn)業(yè)市場。一條以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)的綠色發(fā)展之路已經(jīng)鋪就，中國正以堅定的決心和務(wù)實的行動，書寫全球能源轉(zhuǎn)型的新篇章。

素材來源：央視新聞、中新網(wǎng)山東