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“機組最近剛完成技術(shù)成果鑒定。”8月30日，西安熱工研究院超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)首席專家李紅智告訴記者，就在不久前，中國電機工程學(xué)會對位于西安熱工研究院閻良試驗基地的我國首座大型超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗機組進行了技術(shù)鑒定。

距離去年12月8日該機組成功完成72小時試運行正式投運過去還不到一年時間，這次的鑒定意味著該機組獲得了行業(yè)專家的肯定。

我國這一首座大型超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗機組核心設(shè)備國產(chǎn)化率達100%，7年研發(fā)過程中誕生了400多項專利，打破了國外公司在該領(lǐng)域的長期壟斷。這些成績背后，是無數(shù)個不眠之夜……

研發(fā)，從“一張白紙”開始

以二氧化碳作為發(fā)電工質(zhì)的設(shè)想，在20世紀60年代由國外科學(xué)家率先提出，但由于技術(shù)受限一直未能實現(xiàn)。其發(fā)電過程為二氧化碳氣體經(jīng)壓縮機升壓、鍋爐加熱后，達到高溫高壓超臨界狀態(tài)，推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。與傳統(tǒng)水蒸氣發(fā)電技術(shù)相比，該技術(shù)發(fā)電效率高、靈活性好，可以更好地消納新能源，有效降低碳排放。當(dāng)時，這項技術(shù)研究在國內(nèi)尚處于空白。

“這是有可能改變未來熱力發(fā)電領(lǐng)域格局的顛覆性技術(shù)。”李紅智內(nèi)心很堅定。

2014年，華能集團依托西安熱工研究院有限公司正式開展該項技術(shù)的相關(guān)研究，旨在實現(xiàn)變革性靈活低碳發(fā)電技術(shù)的重大突破。

2015年，華能集團正式立項后開始引進專業(yè)人才，組建了一支以李紅智為帶頭人、20多名工程師參加的專業(yè)研發(fā)團隊。

當(dāng)這個年輕的團隊斗志昂揚，開始走上填補技術(shù)空白的道路時，真正的困難才剛剛開始……

在試驗基地的日子

博士高煒是最早去西安熱工研究院閻良試驗基地的那批人之一。

項目啟動之初，閻良試驗基地剛剛建成，生活保障措施還沒有配套齊全。“我記得那是2017年，路上塵土飛揚，冬天也沒有暖氣。”高煒回憶，雖然很苦，但大伙都沒有被難倒，不少人從家直接帶了鋪蓋，吃住都在基地。

“都是‘理工男’，話不多，在基地就是夜以繼日做實驗、查資料、寫程序、分析數(shù)據(jù)。”李紅智口中的“理工男”們，那時面臨的不僅是艱苦的條件，還思索著如何打破技術(shù)壟斷。

超臨界二氧化碳透平及壓縮機由于工質(zhì)密度大、壓力高，軸端密封始終是制約這些轉(zhuǎn)機設(shè)備運轉(zhuǎn)的一大難題。最初，項目組先后向多家國際知名干氣密封制造商發(fā)出合作意向及技術(shù)、商務(wù)咨詢，可得到的回復(fù)要么不予合作、要么條件極為苛刻。因此，項目組決定和國內(nèi)制造廠家合作進行技術(shù)攻關(guān)。

印刷電路板換熱器也是發(fā)電機組核心設(shè)備，幾乎被國外公司所壟斷，國內(nèi)沒有一家企業(yè)可以提供成熟的產(chǎn)品。于是，項目組決定聯(lián)合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈上的3家制造企業(yè)，共同開展從光化學(xué)蝕刻到真空擴散焊等多個關(guān)鍵工藝流程的技術(shù)攻關(guān)。

天道酬勤。在研發(fā)團隊的努力下，歷經(jīng)3年多，他們攻克了小葉高氣動優(yōu)化、大軸徑干氣密封、軸端密封自冷卻結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)，研制出了國際上參數(shù)最高的超臨界二氧化碳透平機組。

然而，“領(lǐng)跑”還遠未到來。

發(fā)出第一度電

2021年2月2日，閻良試驗基地，大型超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗機組廠房里，20多人屏住呼吸，盯著指揮大廳的屏幕。

“成功了！”數(shù)字的跳動加速了每個人的心跳。19時03分，試驗機組成功發(fā)出第一度電。

“當(dāng)時大廳里響起了熱烈的掌聲和歡呼聲，不少人緊緊擁抱在一起。”想起那天，團隊成員吳帥帥還是抑制不住激動，“當(dāng)時我們很多人都哭了，7年多的辛苦付出終于有了個好結(jié)果，我們把最艱難的階段扛過去了！”

最艱難的階段是在2020年，機組進入調(diào)試階段。

研發(fā)團隊分成兩個班組，24小時連軸轉(zhuǎn)。這是在攻克一項前沿技術(shù)，沒有任何經(jīng)驗可以借鑒。

李紅智介紹，整個過程非常不順利，試驗機組經(jīng)常發(fā)生非正常的跳機。盡管二氧化碳無毒，但畢竟是高溫高壓氣體，會導(dǎo)致人員窒息。

“團隊成員都承受著很大的壓力，精神處于高度緊張的狀態(tài)，甚至有時候還要冒著生命危險去現(xiàn)場排除故障。”清潔能源技術(shù)研究所副所長張一帆說，“李紅智經(jīng)常是第一個沖到現(xiàn)場查看問題，在確保人員安全的前提下，才指揮大家進行故障排除。”

如今，機組各項性能指標(biāo)都達到國際領(lǐng)先水平。其成功投運標(biāo)志著我國已全面掌握超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電整套關(guān)鍵核心技術(shù)，歷史性地站在了世界熱力發(fā)電領(lǐng)域的技術(shù)最前列。

“下一步，研發(fā)團隊將對400多項技術(shù)專利進行分類整理，進一步將技術(shù)應(yīng)用于高效靈活火電、光熱儲熱發(fā)電、第四代核電和大規(guī)模長時儲能等領(lǐng)域，為我國發(fā)電領(lǐng)域節(jié)能降碳探索出一條有效路徑。”李紅智說。

2013年9月17日，李紅智領(lǐng)證結(jié)婚。“那段時間我一直在外出差，當(dāng)天是我妻子去機場接的我，下午我們?nèi)ッ裾诸I(lǐng)的證，第二天我又踏上了飛往新疆的航班。”他說。

這些年，研發(fā)團隊的成員都是這樣，一直在路上。

超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗機組成功投運的光環(huán)并沒有成為西安熱工研究院和研發(fā)團隊的探索終點。

據(jù)了解，研發(fā)團隊積極聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢研發(fā)單位構(gòu)建完整產(chǎn)業(yè)鏈，堅持所有核心技術(shù)自主研發(fā)，力爭實現(xiàn)全工藝鏈自主可控，為我國在該領(lǐng)域的技術(shù)競爭中繼續(xù)爭取戰(zhàn)略主動。

原標(biāo)題：如何從跟跑到領(lǐng)跑？