近日,中国科学院工程热物理研究所官网“综合新闻”发布专题消息,由研究所牵头的国际行动 “超临界二氧化碳循环发电:以清洁能源助力全球可持续发展”(Supercritical CO₂ Cycle Power Generation: Advancing Clean Energy for Global Sustainability),成功入选联合国科学促进可持续发展十年2026‑2030周期认证倡议,项目官方简称SCCO₂‑Global。
超临界二氧化碳循环发电技术:赋能全球能源低碳转型与碳中和发展
全球能源格局正面临双重挑战:到2050年能源需求预计增长50%,同时须大幅削减碳排放以控制温升在1.5°C以内。中国科学院工程热物理研究所牵头该项目并瞄准传统能源系统存在低效和排放问题,提出超临界二氧化碳(SCO2)循环发电技术等新一代高效热能转换技术应用。该技术兼具能量转换效率高、系统占地紧凑、水资源消耗低、碳减排潜力大等突出优势,在清洁能源替代、工业节能降碳、分布式能源供给等领域具有重要应用前景,是支撑全球碳中和目标与可持续发展的核心创新技术路径之一。
传统火电效率仅35%–40%,碳捕集与封存(CCS)更使成本增加20%–30%;核电虽低碳,却受制于庞大蒸汽系统和昂贵投资。sCO₂技术可从三方面改变现状:在发电领域,以sCO₂循环替代蒸汽循环,效率提升至50%–60%,燃料消耗与碳排放降低10%–15%,基础设施成本减少40%,用水量削减90%;在碳封存方面,sCO₂用于油田驱油(EOR)可提高采收率20%–30%,同时实现永久地质封存,形成“负碳”协同效应;在核电领域,作为先进反应堆冷却剂,可将效率从33%提升至45%,兼具调峰能力,与可再生能源无缝衔接。
研究所联合15余所机构,围绕四大方向协同攻关:技术层面,研发耐腐蚀材料并验证其在700°C下10,000小时以上的耐久性;示范层面,部署5MW电厂(太阳能-EOR或核电-sCO₂),验证度电成本较传统降低20%以上;能力建设层面,培训100名工程师(女性≥40%),开发8种语言的开源仿真工具;政策层面,推动sCO₂纯度国际标准及碳信用激励政策。到2031年,项目将交付经充分验证的技术、系统培训的专业人才以及可推广的规模化模式,使sCO₂技术成为全球净零排放战略的重要基石。
该项目精准对接联合国三项可持续发展目标:分别响应目标7(经济适用的清洁能源),通过高效热电转换技术提升清洁能源利用效率,降低全社会用能成本,推动清洁能源普惠可及;响应目标9(产业、创新和基础设施),以原始技术创新带动高端能源装备产业升级,构建绿色低碳的新型能源基础设施体系;响应目标13(采取紧急行动应对气候变化及其影响),通过高效发电技术大幅降低单位发电量碳排放,助力全球温控目标落地,推动气候行动目标实现。
传热传质研究中心主任陈林研究员是该提案项目的负责人。项目国际合作伙伴包括来自日本东北大学的Atsuki Komiya教授团队、来自法国巴黎萨克雷大学的Rachid Bennacer教授团队和来自加拿大Igor Pioro教授团队。
该国际团队依托“超临界能源与环境技术”国际联合实验室,深耕该技术领域关键基础科学问题,围绕高效循环系统基础CO₂热物性、超临界非平衡机制、压缩机-透平扩稳增效、MW级循环验证等核心方向持续攻关,形成了基于基础研究的产业应用解决方案。项目得到中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划(编号:YSBR-043)等支持。
此次入选是国际层面对项目技术价值与可持续贡献的权威认可,标志着我国在超临界二氧化碳发电领域的技术成果已跻身全球可持续发展实践前沿。项目团队将以此为新起点,持续攻坚核心技术,深化全球产学研协作,进一步扩大技术的国际影响力,在世界范围的清洁能源转型进程中发挥更大作用。