如何从跟跑到领跑？
位于西安热工研究院阎良试验基地的我国首座大型超临界二氧化碳循环发电试验机组的成功投运，标志着我国已全面掌握超临界二氧化碳循环发电整套关键核心技术，历史性地站在了世界热力发电领域的技术最前列
位于西安市阎良区的我国首座大型超临界二氧化碳循环发电试验机组。记者母家亮摄
“机组最近刚完成技术成果鉴定。”8月30日，西安热工研究院超临界二氧化碳循环发电技术首席专家李红智告诉记者，就在不久前，中国电机工程学会对位于西安热工研究院阎良试验基地的我国首座大型超临界二氧化碳循环发电试验机组进行了技术鉴定。
距离去年12月8日该机组成功完成72小时试运行正式投运过去还不到一年时间，这次的鉴定意味着该机组获得了行业专家的肯定。
我国这一首座大型超临界二氧化碳循环发电试验机组核心设备国产化率达100%，7年研发过程中诞生了400多项专利，打破了国外公司在该领域的长期垄断。这些成绩背后，是无数个不眠之夜……
研发，从“一张白纸”开始
以二氧化碳作为发电工质的设想，在20世纪60年代由国外科学家率先提出，但由于技术受限一直未能实现。其发电过程为二氧化碳气体经压缩机升压、锅炉加热后，达到高温高压超临界状态，推动汽轮机旋转，进而带动发电机发电。与传统水蒸气发电技术相比，该技术发电效率高、灵活性好，可以更好地消纳新能源，有效降低碳排放。当时，这项技术研究在国内尚处于空白。
“这是有可能改变未来热力发电领域格局的颠覆性技术。”李红智内心很坚定。
2014年，华能集团依托西安热工研究院有限公司正式开展该项技术的相关研究，旨在实现变革性灵活低碳发电技术的重大突破。
2015年，华能集团正式立项后开始引进专业人才，组建了一支以李红智为带头人、20多名工程师参加的专业研发团队。
当这个年轻的团队斗志昂扬，开始走上填补技术空白的道路时，真正的困难才刚刚开始……
在试验基地的日子
博士高炜是最早去西安热工研究院阎良试验基地的那批人之一。
项目启动之初，阎良试验基地刚刚建成，生活保障措施还没有配套齐全。“我记得那是2017年，路上尘土飞扬，冬天也没有暖气。”高炜回忆，虽然很苦，但大伙都没有被难倒，不少人从家直接带了铺盖，吃住都在基地。
“都是‘理工男’，话不多，在基地就是夜以继日做实验、查资料、写程序、分析数据。”李红智口中的“理工男”们，那时面临的不仅是艰苦的条件，还思索着如何打破技术垄断。
超临界二氧化碳透平及压缩机由于工质密度大、压力高，轴端密封始终是制约这些转机设备运转的一大难题。最初，项目组先后向多家国际知名干气密封制造商发出合作意向及技术、商务咨询，可得到的回复要么不予合作、要么条件极为苛刻。因此，项目组决定和国内制造厂家合作进行技术攻关。
印刷电路板换热器也是发电机组核心设备，几乎被国外公司所垄断，国内没有一家企业可以提供成熟的产品。于是，项目组决定联合国内产业链上的3家制造企业，共同开展从光化学蚀刻到真空扩散焊等多个关键工艺流程的技术攻关。
天道酬勤。在研发团队的努力下，历经3年多，他们攻克了小叶高气动优化、大轴径干气密封、轴端密封自冷却结构等关键技术，研制出了国际上参数最高的超临界二氧化碳透平机组。
然而，“领跑”还远未到来。
发出第一度电
2021年2月2日，阎良试验基地，大型超临界二氧化碳循环发电试验机组厂房里，20多人屏住呼吸，盯着指挥大厅的屏幕。
“成功了！”数字的跳动加速了每个人的心跳。19时03分，试验机组成功发出第一度电。
“当时大厅里响起了热烈的掌声和欢呼声，不少人紧紧拥抱在一起。”想起那天，团队成员吴帅帅还是抑制不住激动，“当时我们很多人都哭了，7年多的辛苦付出终于有了个好结果，我们把最艰难的阶段扛过去了！”
最艰难的阶段是在2020年，机组进入调试阶段。
研发团队分成两个班组，24小时连轴转。这是在攻克一项前沿技术，没有任何经验可以借鉴。
李红智介绍，整个过程非常不顺利，试验机组经常发生非正常的跳机。尽管二氧化碳无毒，但毕竟是高温高压气体，会导致人员窒息。
“团队成员都承受着很大的压力，精神处于高度紧张的状态，甚至有时候还要冒着生命危险去现场排除故障。”清洁能源技术研究所副所长张一帆说，“李红智经常是第一个冲到现场查看问题，在确保人员安全的前提下，才指挥大家进行故障排除。”
如今，机组各项性能指标都达到国际领先水平。其成功投运标志着我国已全面掌握超临界二氧化碳循环发电整套关键核心技术，历史性地站在了世界热力发电领域的技术最前列。
“下一步，研发团队将对400多项技术专利进行分类整理，进一步将技术应用于高效灵活火电、光热储热发电、第四代核电和大规模长时储能等领域，为我国发电领域节能降碳探索出一条有效路径。”李红智说。
2013年9月17日，李红智领证结婚。“那段时间我一直在外出差，当天是我妻子去机场接的我，下午我们去民政局领的证，第二天我又踏上了飞往新疆的航班。”他说。
这些年，研发团队的成员都是这样，一直在路上。
超临界二氧化碳循环发电试验机组成功投运的光环并没有成为西安热工研究院和研发团队的探索终点。
据了解，研发团队积极联合国内优势研发单位构建完整产业链，坚持所有核心技术自主研发，力争实现全工艺链自主可控，为我国在该领域的技术竞争中继续争取战略主动。(记者 母家亮 王佳伟)
编辑:高蒙
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