一、背景：一台机组，一项世界纪录 2025年12月20日，在贵州省六盘水市，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”正式并网投入商业运行，消息迅速引起国内能源装备制造领域关注； 超临界二氧化碳发电技术，是全球新型能源领域的重要前沿方向之一。相较传统蒸汽轮机，它以超临界状态二氧化碳为工质，具备系统更紧凑、热效率更高、启停更灵活等优势，被认为是未来清洁能源转换的关键路径之一。但从实验室验证走向商业规模应用，全球此前尚未实现。 “超碳一号”的投运，标志着中国率先完成这个步跨越。 二、难点：精度堪比航天，全球无先例可循 “超碳一号”的核心部件，是两台全焊接微通道换热器，被业内称为“能源心脏”。其内部由三千片厚度仅1.8毫米的不锈钢薄板叠压而成，整体无螺栓连接，全部依靠焊接密封，需要长期承受数百个大气压的持续冲击，对制造精度提出极高要求。 任务下达时，刘自飞和团队面对的是从未遇到过的难题。这位曾承担核电、氢能等国家重大工程焊接任务的技术骨干直言，过往经验几乎无法直接套用：“技术要实现百分之百国产化，全球没有先例，没有参数，也没有路可抄。” 三千片薄板必须一次成型，任何细微变形都可能堵塞内部流道，导致整机报废。这对焊接过程中的温度控制、压力曲线和操作精度都提出近乎极限的要求。 三、攻关：上千次试验，摸清金属“脾气” 面对技术空白，刘自飞带领平均年龄32岁的团队扎进车间，用试验补足经验，用数据替代参考。 芯体焊接采用真空扩散焊工艺。其关键在于温度梯度与压力曲线的精准匹配，使金属原子在微观层面实现融合：温度过高会引发变形，温度不足则影响结合强度。团队进行了上千次工艺试验，逐步厘清参数规律，最终将芯体平面度误差控制在0.1毫米以内，五十余万条焊缝一次成型，实现业内所称的“零变形”。 芯体问题解决后，壳体与芯体的组合焊接又带来新挑战。两者结合处缝隙仅2毫米，传统氩气保护焊不仅耗气量大，还易造成焊缝氧化，影响强度与密封。刘自飞提出“高真空+微量动态氩气”复合工艺：先抽真空去除焊接区域氧气，再注入高纯氩气形成动态保护。这一方案将氩气用量降低80%，同时显著降低氧化风险。 2024年盛夏，车间气温接近40摄氏度，团队轮班坚守。长达7米的环缝探伤结果显示100%合格时，车间里响起一片欢呼。 最后一道难关是冷热侧汇总管线焊接：管径小、带坡口、要求全熔透，且全部需通过射线检测。传统手工焊效率低、质量波动大。刘自飞牵头制定“钨极氩弧焊打底、精密埋弧焊填充、手工修面”的分层焊接方法，并自主设计专用送丝机构，解决了溜坡、咬边等行业常见质量问题。最终焊缝一次检测合格率达到100%，整体效率提升3倍。 四、意义：自主可控，国际领先 2024年9月，两台微通道换热器顺利出厂交付。2025年12月，“超碳一号”实现商业运行，核心技术实现完全自主可控，总体技术水平达到国际领先。 这一成果不仅填补了全球商用超临界二氧化碳发电领域的技术空白，也验证了中国在高端能源装备制造领域独立突破关键技术的能力。刘自飞团队对应的成果获得“沪工杯”全国焊接创新大赛一等奖等多项荣誉，成为产业工人技术创新的代表案例。 五、前景：技术示范效应正在形成 业内人士认为，“超碳一号”的成功商运，将为超临界二氧化碳发电技术在国内规模化推广提供重要工程参考与数据支撑。随着技术路线深入成熟，其在火电灵活性改造、核能余热利用、工业余热回收等领域的应用前景可期。 同时，本次攻关形成的真空扩散焊工艺体系、复合防氧化焊接方法及分层焊接技术可移植性强，有望在航空航天、核能装备、氢能储运等高端制造领域进一步推广应用。
高端装备的竞争，归根到底是基础工艺与工程化能力的竞争；50万道焊缝“零缺陷”的背后——不只是一次产品交付——更是关键工艺牢牢掌握在自己手中的底气。面向“双碳”目标与新型能源体系建设，只有持续以工程需求推动技术迭代、以标准体系支撑规模化应用，才能让更多“从0到1”的突破，转化为“从1到N”的产业优势。