 能源发展的问题始终伴随着人类文明的发展，有研究能源问题的学者认为人类文明的发展史本质上是一部能源发展史，这种说法并不为过。人类从单纯使用化石能源，再到利用化石能源、热能等能量形式产生电能，经历了上千年的时间。而在如今这个科技高速发展的时代，能源革命的周期大大缩短，未来十几年可能随时发生能源革命。
近日，中国华能集团有限公司对外宣布，该公司研发的超临界二氧化碳循环发电试验机组顺利完成了72小时的试运行。据了解，这台发电机组是目前世界上参数最高、容量最大的二氧化碳发电机组，它在满载阶段的发电功率达到5兆瓦，而且系统的各项指标都符合安全生产的要求，为我国未来几年发展二氧化碳发电继续开拓道路。
对二氧化碳发电不了解的朋友可能想知道，二氧化碳也能用来发电？为什么二氧化碳前头还要加“超临界”这三个字进行限定？这种发电方式和以往的发电方式相比有何不同？ 二氧化碳发电是什么原理？ 发电的方式有很多种，常见的就有火力发电、水力发电以及核能发电，这三种主要的发电方式都需要利用一种介质，那就是水。火力发电和核能发电是将热能转化为机械能，机械能再转化为电能，也就是说热能将水转化为水蒸气，水蒸气带动发电机运动。因此火力发电厂和核能发电厂的区域内一般都会有一个巨大的冷却塔，它的作用是冷却水蒸气，实现水的循环利用。
现阶段来看，这种工质还未暴露出问题，但从长远发展的角度来看，水资源始终是紧缺的资源，而二氧化碳在地球上则十分充足，因此科学家们早在十几年前就开始研究如何让二氧化碳替代水成为发电的工质。科学家通过大量的实验和研究发现，二氧化碳确实能充当工质，但对它的形态有非常高的要求，普通气态、液态和固态下的二氧化碳都无法成为工质。
只有处于超临界状态下的二氧化碳才能充当工质，那么什么是超临界状态呢？众所周知，物质的状态会随着环境的温度和压力的变化而变化，绝大多数物质都有气、液、固三态，但这三种状态之间的切换存在临界点，超临界指的就是处于气液平衡之间的临界点。超临界状态的物质有气液不分的特征，肉眼无法区分物质的气液分界面，这样的物质具有粘度低、密度大、具有出色的流动性、传导性等特征。
超临界二氧化碳发电系统的工作原理是：先让二氧化碳进入压缩机升压，再进入换热机加热，从而形成超临界二氧化碳。然后将这种工质推入涡轮机中，让它推动涡轮机做功，从而产生电能。做完功的超临界二氧化碳最后会进入冷却器，它在里面会恢复气态，然后经过管道输送回到一开始的压缩机，进行循环利用。 用超临界二氧化碳作为工质有哪些优势？ 首先，从长期的形势来看，二氧化碳的供应要比水的供应更稳定可靠，即使地球上没有了氧气和水，还是会存在二氧化碳。其次，超临界二氧化碳的密度很高，这使得在同质量的情况下它的体积要比超临界水小。对于发电机而言，工质拥有更高的密度，往往意味着更高的传输效率。
其次，经实验证明，超临界二氧化碳在压缩过程中所做的功有效缩小，比蒸汽机的效率高出3%~5%。千万别小看只有个位数的效率提高，只要基数够大，百分之一的提高也是截然不同的改善。再者，超临界二氧化碳作为工质的污染小，而且有效利用二氧化碳，减少碳排放。在工业上，超临界二氧化碳实现的条件要比超临界水容易一些，这意味着在形成超临界水的过程中对环境的污染会减少。
除了以上提到的三大优势之外，超临界二氧化碳还能实现全负荷调峰，减小电能生产的成本。 总结 目前许多国家都在研究二氧化碳发电，由此可见这个领域可能是未来能源发展的重点。值得庆贺的是我国在新一轮能源革命中并没有落伍，反而走在了队伍的前头，这对我国未来的能源发展是有利的。 |
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