最容易讓人理解的說法是，“超超臨界”意味著火電廠能用最少的煤發出最多的電。
下面這組數據是我國的電能組成，可以看到，在2020年我國火力發電量占了全年發電量的65%。隨著社會的發展，國內電力需求也越來越大，截至2020年底，我國全社會用電量達到7.5萬億千瓦時，同比增長3.1%，人均用電量約5357千瓦時。因此提高火力發電的效率具有十分重大的意義，利用“超超臨界”發電機組發電便是其中的技術之一。
比如使用超超臨界機組的上海外高橋第三發電廠，他們每向外提供1度電只需燃燒274克煤。而作為對比，日本排名第一的磯子電廠新1號機組，2009年時，他們每向外供1度電需要燃煤304克。如果不是使用超超臨界技術，煤耗就更高了，向外供1度電需要燃煤330克至340克。
也正因此，2015年10月，美國《電力雜志》將上海外高橋第三發電廠評選為2015年度世界頂級火力發電廠，因為它是全球第一個將供電煤耗降到280克以下的發電廠。
以上咱們只是對“超超臨界”有一個總的認識，下面咱們來好好了解一下它。
臨界乳光
要理解超超臨界，我們首先得了解一下什么是“臨界”。
臨界是指由某一種狀態或物理量轉變為另一種狀態或物理量的最低轉化條件。
對于火力發電而言，簡單理解就是用煤“燒水”，使水變成水蒸氣，這個過程中，蒸氣膨脹產生高壓后推動汽輪機轉動，從而帶動發電機發電。
著名物理學家皮埃爾·居里發現，一塊磁鐵加熱后，其磁性會消失。問題來了，加熱到多少溫度時磁性才會消失？這個溫度就是磁鐵的臨界溫度，為了紀念居里，又叫做居里溫度。
同理，水也有自己的臨界點。我們知道，水加熱后會變成蒸氣，但這是在空曠環境下，如果是在一個密閉的容器中加熱呢？此時，加熱密閉容器，容器中的水會蒸發，這會增加容器內的壓力，而壓力越大，水的沸點就越高。比如高壓鍋，我們要加熱到120℃左右，高壓鍋中的水才會沸騰。
問題來了。我們還是以高壓鍋來舉例子，假設這個高壓鍋異常堅固，并且是完全密封的。
此時，我們加熱高壓鍋內的水，讓其內部的氣壓不斷增加，繼而里面水的沸點也會不斷升高，這是我們可以預見的。
但是，如果我們一直這么加熱下去，讓高壓鍋內的水溫不斷升高，最后會出現什么情況？
對于這個問題，150多年前的人們一直很困惑。直到1869年，英國物理學家安德魯斯在皇家學會作了一個研究報告，這才解決了問題。
安德魯斯沒有選擇水，這是他聰明的地方，他選擇二氧化碳做實驗，因為二氧化碳沸點很低，零下56.55℃時就沸騰了。
他加熱密閉容器中的液態二氧化碳，結果他發現，在31℃附近時，容器內的液態二氧化碳和氣態二氧化碳，兩者之間的差別完全消失了。也就是說，加熱前，容器內有一個液態面，液態面上方是二氧化碳氣體。
但溫度到達31℃時，你就分不清容器內到底是氣體還是液體了，它變成了我們現在說的“超臨界流體”。
于是我們說，31.04℃就是二氧化碳的臨界溫度，在這個溫度下，容器內對應的氣壓就是二氧化碳的臨界氣壓。
超臨界流體有很多奇妙的性質
比如它具有氣體的可壓縮性，又同時具有類似于液體的較大密度和較大的溶解度，這讓其具有很多重要的作用，我們可以用它從咖啡豆里面提取咖啡因，這就是超臨界流體萃取。
“臨界乳光”現象。
最后，液體在到達自身臨界溫度時的那一刻會呈現出乳白色，這種現象就叫做“臨界乳光”。
現在，咱們再來看看水的臨界溫度和臨界氣壓。
在約374℃和22.1兆帕（約等于218個大氣壓）下，水變成了超臨界流體。
我們都知道，火電站發電是通過將水加熱，變成高溫高壓水蒸氣沖擊汽輪機從而發電的。
更大的密度：超臨界流體的密度比氣體大100倍左右，與一般液體密度相近，所以同體積的超臨界流體會和同體積的一般液體重量相差不大，大質量臨界態水在推動汽輪機轉動時便能夠提供更大的推力。
更小的黏度：超臨界流體由于分子運動劇烈，導致流動過程中的黏度減小，也就是超臨界流體內部的摩擦力小。那么在流動過程中能量的損耗也就會越少，因此能量利用效率也會得到提高。
正因為超臨界流體具有這些性質，那么發電過程中利用水的超臨界狀態也能夠使火力發電的效率得到很大的提升。一般來說，根據水的臨界點劃分，如果某個火電廠，它的水蒸氣壓力低于218個大氣壓，那么它的發電機組就是亞臨界機組。如果蒸氣壓超過218個大氣壓，那么就是超臨界機組。
那什么又是超超臨界呢？
其實，超超臨界并不是一種物理學上的劃分，而只是一種工業上的稱謂，僅僅是表示更高的壓力和更高的溫度。國際上，不同國家對超超臨界的起始溫度和壓力的定義不同。
比如日本的定義是大于24.2兆帕，或達到593℃;丹麥是大于27.5兆帕;而我國一般是壓力高于27兆帕，或溫度高于580℃。
這說的只是起始溫度，實際上，我國運行的超超臨界機組大多在600℃。
如果發電機組擁有更高的壓強以及更大的壓力，那么也被稱為“超超臨界機組”。不同國家對超超臨界的標準定義不一樣，我國一般是壓力高于27兆帕，或溫度高于580℃。
采用超超臨界機組發電，蒸氣管道能夠造得更小，同時汽輪也不需要太大便可以提供巨大的扭矩，帶動發電機轉動。從理論上來說，如果蒸氣壓力越大，那么發電效率也會越高，因此關于超超臨界發電技術還在不斷攻克當中，但在目前，中國超超臨界發電機已經走在世界前列。
十年磨一克
超超臨界意味著更高的蒸氣溫度和氣壓，而輸入汽輪機的蒸氣溫度和氣壓越高，效率也就越高，這可以從卡諾循環和朗肯循環這兩個理論上予以證明。
然而若去證明，網友們必睡倒一片。但不證明，這說法又顯得抽象。所以咱們就試著從別的角度來說說。
能量是有品質之分的，溫度越高，品質越高。
想象一下，相同體積的高壓鍋和氣球，顯然，因為高壓鍋內部氣壓高，含有的氣體量大。如果我們希望氣球內含有的氣體也跟高壓鍋一樣多，那就得把氣球體積增大很多很多倍，變成大氣球。
所以，火電站中，如果產生的蒸氣溫度越高，氣壓越大，那么相應地，輸送蒸氣的管道就能造的比較小，否則就是龐然大物。同理，汽輪機的體積也會大大減小，這能減少鋼鐵的使用量。
火電廠降低煤耗意味著減少污染，提高經濟性。所以，在火電行業內流傳著：
“十年磨一克”、“十克煤耗，一代技術”的說法。
上海外高橋第三發電廠是全球第一個將供電煤耗降到280克以下的發電廠，其機組蒸氣溫度600℃，發電效率提高到了驚人的45.4%。
然而，這還不是火電技術的終點，中國700℃超超臨界燃煤發電技術試驗平臺已投入運行。未來，若700℃超超臨界發電技術商業運行后，火電的發電效率將有望提升到50%。 |
