黃彥平（左）在做實驗。 　　楊 溢攝

　　人物小傳

　　黃彥平，1968年12月生，湖北天門人，中核集團首席科學家，“超碳一號”總設計師。他長期從事先進核動力和新型能量轉換技術科學理論、技術創新與工程應用研究，帶領團隊通過17年技術攻關和自主研發，實現了超臨界二氧化碳發電技術從理論到工藝的全鏈條貫通，將超臨界二氧化碳發電技術從實驗室推向工程應用。先后獲得國家科技進步獎一等獎、國家技術發明獎二等獎、全國創新爭先獎。

　　

　　走進貴州六盤水首鋼水城鋼鐵集團廠區，抬眼便是一幅奇妙的畫面：一邊霧氣騰騰，水蒸氣裹著鋼鐵余溫，慢悠悠飄向山邊﹔另一邊清清爽爽，陽光落在銀亮的設備上，連管道的棱角都看得清清楚楚。為何會有這種反差？答案藏在“超碳一號”的管道裡。

　　今年5月底，“超碳一號”示范工程第二台機組並網發電，全球首個超臨界二氧化碳發電技術示范工程全面建成。“將傳統發電技術的循環工作介質從水蒸氣換成超臨界二氧化碳，可以顯著提升余熱利用率，從而減少能源消耗。”中核集團首席科學家、“超碳一號”總設計師黃彥平介紹。

　　“邁向新領域，就要負重前行”

　　二氧化碳還能用來發電？

　　2009年的一天，黃彥平收到了一張紙條，由中國工程院院士孫玉發手寫，並托人轉來，上面隻有一句話：國外正在研究超臨界二氧化碳發電，很多人覺得不可能，你是否願意試試？

　　當時，超臨界二氧化碳發電仍停留在理論探討階段，工程化應用更是一片“無人區”。但紙條上的寥寥數語，讓黃彥平陷入深思：“用超臨界二氧化碳作為發電的循環工作介質，直接顛覆傳統發電模式，萬一可行呢？”

　　物質分為多種相態，常見的有固態、液態、氣態，超臨界態是第四種相態。當二氧化碳被加熱到31攝氏度以上、加壓到73個大氣壓以上，就會進入超臨界態，化身為“超碳”。

　　無論是火電、核電還是余熱發電，原理都類似於“燒開水”，把水加熱變為水蒸氣，推動汽輪機轉動發電。這種模式設備龐大，響應遲緩，越來越難以滿足新能源快速調峰的需要，也難以適應工業余熱發電的特點。相關技術雖不斷改進，但仍未突破這些根本性局限。

　　“超碳兼具液體的高密度、氣體的低黏度，作為能量傳遞和熱功轉換的循環工作介質，不會發生相變，用它發電既能提高發電效率，又能縮小設備體積。”黃彥平帶著一名學生，組建了最初的團隊。沒有現成經驗，缺少成熟的理論體系，他們只能摸著石頭過河，“邁向新領域，就要負重前行。”

　　但最初“超碳”的研究並不被看好。“排放性氣體怎麼可能發電？”“配套的換熱器和渦輪機怎麼造？這是自討苦吃。”……同行的質疑讓黃彥平倍感壓力。

　　“壓力最大的時候，我就翻翻歷史書，讓自己抽離出來，看看那些大家的成長史，覺得自己經歷的也不算啥。”對基礎研究的敏感讓黃彥平堅信，這條路值得走。

　　2010年，黃彥平搭建起簡單的自然循環實驗裝置。看到超臨界二氧化碳平穩流動、速度遠超預期，他倍感振奮，判斷這個技術肯定能成。

　　“核心技術握在自己手裡，心裡很踏實”

　　“超碳一號”能成功運轉，換熱器是關鍵。要在一片不鏽鋼薄板上，精准加工數百條直徑為1毫米的通道，再將數千片薄板的通道對齊，精准焊接，誤差不能超過一根頭發絲的1/10，才能保証長期穩定運行，不泄漏、不串通道。

　　“超臨界二氧化碳物理性質特殊，傳統換熱器體積大、效率低，難以適用。”當時國外一家公司具備制造能力，團隊多次接洽，結果被告知拒絕供貨。“當時就覺得，核心技術買不來，更討不來。既然不賣，那就自己干！”黃彥平回憶。

　　黃彥平在國內科研院所尋求技術支持，結識了西北工業大學的焊接專家，他們判斷，新型換熱器要用真空擴散焊。

　　研究團隊幾乎從零起步，朝著目標一點點邁進：前后27次優化技術方案，陸續迭代218版技術參數，報廢樣品堆了半間倉庫。實驗室燈光晝夜不息，就這樣熬了829天，團隊焊出了合格部件，還研制出大尺寸真空擴散焊機。

　　“回過頭看我們走的這段路，盡管花費大量時間精力，但核心技術握在自己手裡，心裡很踏實。”黃彥平說，新型換熱器的體積縮小至傳統換熱器的1/10。

　　隨著超臨界二氧化碳發電技術進入最為關鍵的實驗室小規模發電驗証階段，黃彥平迎來科研生涯最煎熬的一段時光。

　　起初機組正常運行，但是隨著負荷加大，就容易出現掉機情況，遲遲達不到滿負荷狀態。

　　“難道還有技術問題沒吃透？”黃彥平帶著團隊，一遍遍給機組做“體檢”，不放過每一個細節。

　　一天后半夜3點多，在北京出差的黃彥平被手機鈴聲驚醒，是團隊同事打來的。

　　“黃老師，成了！”“我當時都蒙了，緩了一會兒，重新打了回去，才知道機組正處於滿負荷狀態。”難掩激動的黃彥平直奔機場，搭最早的航班趕回四川成都的實驗室。

　　“搞基礎研究，要坐得住冷板凳”

　　實驗室裡，看到屏幕上穩定跳動的數據，黃彥平長舒一口氣。

　　實驗室小規模發電驗証成功只是第一步，如何加速推動技術從實驗室走向工業化應用？

　　轉機出現在2022年8月。濟鋼集團國際工程技術有限公司當時的負責人高忠升來尋求商業合作。

　　“你們認為我這個是新技術嗎？你們有資金嗎？有廠址嗎？”黃彥平連發三問。

　　看到實驗室裡的機組徐徐運轉，高忠升給出肯定回答，願意一起闖。

　　當時，首鋼水城鋼鐵集團正在進行設備更新，相關負責人直言，不算短期風險賬，隻看長遠發展賬。有了三方合作，2023年底，“超碳一號”示范工程在首鋼水城鋼鐵廠破土動工。

　　比起實驗室，工業場景更為復雜，要考慮地基、海拔、氣候、水文等各項條件，施工標准非常苛刻。

　　2025年12月，全球首台商用超臨界二氧化碳發電機組成功商運。2026年5月，“超碳一號”第二台機組成功並網發電。

　　與傳統的蒸汽余熱發電機組相比，“超碳一號”示范工程設備佔地面積縮減一半，發電效率提升85%以上，年發電量增長50%以上。對企業而言，每年可多發7000余萬千瓦時電，發電增收超3000萬元。

　　從最初的兩人團隊，到如今超過50人，歷經17年持續攻關，超臨界二氧化碳發電終成現實，黃彥平感慨萬千：“搞基礎研究，要坐得住冷板凳，才能在更多前沿領域蹚出一條自主創新之路。”

　　目前，“超碳一號”基本可以覆蓋國內鋼鐵冶煉、化工、焦化等行業的應用場景，正繼續朝著大功率、多場景、高效率的方向發展。

　　“我們已經啟動‘熔鹽儲能+超臨界二氧化碳發電’項目研究，未來能適配更多工業場景，為我國實現‘雙碳’目標、保障能源安全提供更多可能。”黃彥平說。

　　

　　記者手記

　　投身基礎研究需要闖勁和韌勁

　　從開始探索，到全球首台商用機組落地，最令人動容的是黃彥平帶領團隊用17年啃下硬骨頭的堅持。

　　從一張白紙起步攻關，17年磨一劍，最終把不可能變成全球首例。這份堅持，不僅換來超臨界二氧化碳發電技術的新突破，也為全球低碳能源轉型蹚出一條中國路線。

　　17年很長，長到兩人的“迷你團隊”成長為50余人的攻堅隊伍﹔17年又很短，短到從拿到字條到機組並網，仿佛只是一轉眼的工夫。投身基礎研究，從來沒有捷徑可走，既需要拿出敢為人先的闖勁，又需要把“冷板凳”坐熱的韌勁。當越來越多的科研人員願意沉下心做“十年磨一劍”的事，我們在實現高水平科技自立自強的路上，一定會跑出讓世界驚嘆的中國加速度。

　　《 人民日報 》（ 2026年08月14日 06 版）