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黄彦平（左）在做实验。

杨 溢摄

人物小传

黄彦平，1968年12月生，湖北天门人，中核集团首席科学家，“超碳一号”总设计师。他长期从事先进核动力和新型能量转换技术科学理论、技术创新与工程应用研究，带领团队通过17年技术攻关和自主研发，实现了超临界二氧化碳发电技术从理论到工艺的全链条贯通，将超临界二氧化碳发电技术从实验室推向工程应用。先后获得国家科技进步奖一等奖、国家技术发明奖二等奖、全国创新争先奖。

走进贵州六盘水首钢水城钢铁集团厂区，抬眼便是一幅奇妙的画面：一边雾气腾腾，水蒸气裹着钢铁余温，慢悠悠飘向山边；另一边清清爽爽，阳光落在银亮的设备上，连管道的棱角都看得清清楚楚。为何会有这种反差？答案藏在“超碳一号”的管道里。

今年5月底，“超碳一号”示范工程第二台机组并网发电，全球首个超临界二氧化碳发电技术示范工程全面建成。“将传统发电技术的循环工作介质从水蒸气换成超临界二氧化碳，可以显著提升余热利用率，从而减少能源消耗。”中核集团首席科学家、“超碳一号”总设计师黄彦平介绍。

“迈向新领域，就要负重前行”

二氧化碳还能用来发电？

2009年的一天，黄彦平收到了一张纸条，由中国工程院院士孙玉发手写，并托人转来，上面只有一句话：国外正在研究超临界二氧化碳发电，很多人觉得不可能，你是否愿意试试？

当时，超临界二氧化碳发电仍停留在理论探讨阶段，工程化应用更是一片“无人区”。但纸条上的寥寥数语，让黄彦平陷入深思：“用超临界二氧化碳作为发电的循环工作介质，直接颠覆传统发电模式，万一可行呢？”

物质分为多种相态，常见的有固态、液态、气态，超临界态是第四种相态。当二氧化碳被加热到31摄氏度以上、加压到73个大气压以上，就会进入超临界态，化身为“超碳”。

无论是火电、核电还是余热发电，原理都类似于“烧开水”，把水加热变为水蒸气，推动汽轮机转动发电。这种模式设备庞大，响应迟缓，越来越难以满足新能源快速调峰的需要，也难以适应工业余热发电的特点。相关技术虽不断改进，但仍未突破这些根本性局限。

“超碳兼具液体的高密度、气体的低黏度，作为能量传递和热功转换的循环工作介质，不会发生相变，用它发电既能提高发电效率，又能缩小设备体积。”黄彦平带着一名学生，组建了最初的团队。没有现成经验，缺少成熟的理论体系，他们只能摸着石头过河，“迈向新领域，就要负重前行。”

但最初“超碳”的研究并不被看好。“排放性气体怎么可能发电？”“配套的换热器和涡轮机怎么造？这是自讨苦吃。”……同行的质疑让黄彦平倍感压力。

“压力最大的时候，我就翻翻历史书，让自己抽离出来，看看那些大家的成长史，觉得自己经历的也不算啥。”对基础研究的敏感让黄彦平坚信，这条路值得走。

2010年，黄彦平搭建起简单的自然循环实验装置。看到超临界二氧化碳平稳流动、速度远超预期，他倍感振奋，判断这个技术肯定能成。

“核心技术握在自己手里，心里很踏实”

“超碳一号”能成功运转，换热器是关键。要在一片不锈钢薄板上，精准加工数百条直径为1毫米的通道，再将数千片薄板的通道对齐，精准焊接，误差不能超过一根头发丝的1/10，才能保证长期稳定运行，不泄漏、不串通道。

“超临界二氧化碳物理性质特殊，传统换热器体积大、效率低，难以适用。”当时国外一家公司具备制造能力，团队多次接洽，结果被告知拒绝供货。“当时就觉得，核心技术买不来，更讨不来。既然不卖，那就自己干！”黄彦平回忆。

黄彦平在国内科研院所寻求技术支持，结识了西北工业大学的焊接专家，他们判断，新型换热器要用真空扩散焊。

研究团队几乎从零起步，朝着目标一点点迈进：前后27次优化技术方案，陆续迭代218版技术参数，报废样品堆了半间仓库。实验室灯光昼夜不息，就这样熬了829天，团队焊出了合格部件，还研制出大尺寸真空扩散焊机。

“回过头看我们走的这段路，尽管花费大量时间精力，但核心技术握在自己手里，心里很踏实。”黄彦平说，新型换热器的体积缩小至传统换热器的1/10。

随着超临界二氧化碳发电技术进入最为关键的实验室小规模发电验证阶段，黄彦平迎来科研生涯最煎熬的一段时光。

起初机组正常运行，但是随着负荷加大，就容易出现掉机情况，迟迟达不到满负荷状态。

“难道还有技术问题没吃透？”黄彦平带着团队，一遍遍给机组做“体检”，不放过每一个细节。

一天后半夜3点多，在北京出差的黄彦平被手机铃声惊醒，是团队同事打来的。