超临界二氧化碳发电系统基于布雷顿循环原理运行，其核心流程包括等熵压缩、等压吸热、等熵膨胀和等压放热四个关键环节。通过将二氧化碳提升至超临界状态（压力超过7.38MPa，温度高于31.1℃），工质兼具气体的流动性和液体的高密度特性，从而实现高效能量转换。

在这一过程中，高温高压的二氧化碳驱动透平发电，能量转换效率较传统蒸汽机组提升3至5个百分点，显著提升了整体发电效率。同时，系统采用闭式循环设计，有效减少能耗与排放，具备体积小、效率高、碳排放低等多重优势。

自2021年起，中国在超临界二氧化碳发电技术方面持续发力。西安热工研究院建成国际首台5兆瓦试验机组，核心设备实现100%国产化，并累计运行超1000小时，验证了技术的可靠性与稳定性。目前，中国已掌握系统构型设计、核心机融合、超紧凑换热器优化及动态控制策略等四大关键技术，申请专利超400项，构建起完整的自主技术体系。

2025年，“超碳一号”机组在钢铁烧结余热回收项目中成功应用，发电效率达到42.7%，年发电量提升84%。相比传统蒸汽发电技术，其效率提升超过85%，场地需求减少50%，每年还可多发电7000万千瓦时以上，展现出巨大的商业价值。为推动技术产业化，中国组建了由40家单位组成的创新联合体，共同推进50兆瓦商业示范电站建设，并将技术拓展至光热发电、核能及舰船动力等多个领域，形成多层次、全方位的技术创新格局。

在550℃工况下，超临界二氧化碳发电热电转换效率可达45%以上，单位发电碳排放强度降低10%以上，冷却水消耗减少85%。其启停速度快，可支持0至100%全负荷调峰，有效适配风电、光伏等新能源波动性，助力能源结构优化。设备体积仅为传统机组的1/25，适用于山区、海岛及舰船等空间受限场景，极大拓展了应用范围。

在工业余热回收方面，该技术可使余热利用率提升50%以上。若在全国推广，预计年减排二氧化碳达1285万吨，对节能减排具有重要意义。在核能与光热发电领域，该技术可显著提升效率，降低发电成本，助力清洁能源发展。此外，35兆瓦级系统已应用于核动力破冰船，未来有望拓展至航母电力系统，提升军事装备的能源保障能力。

“超碳一号”的成功投运，标志着中国在全球首次实现超临界二氧化碳发电技术的商业化应用，不仅展现了我国在新型能源技术领域的强大创新能力，也为全球能源转型和可持续发展提供了重要参考和实践路径。随着技术不断成熟和应用不断拓展，超临界二氧化碳发电有望成为未来清洁高效能源的重要支柱。