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超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目正式啟動

2018-8-22 15:23:15

近日北京首航節(jié)能與法國電力在北京舉行了關(guān)于超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目的啟動儀式。這是光熱發(fā)電領(lǐng)域的一次國際合作，雙方將憑借各自在光熱領(lǐng)域的技術(shù)積累，共同開發(fā)高效率的光熱發(fā)電技術(shù)，旨在降低光熱發(fā)電成本，也是對世界氣候環(huán)境變化做出的重要貢獻(xiàn)。

太陽能發(fā)電有二種：光伏發(fā)電和光熱發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽光照射半導(dǎo)體材料，通過光電效應(yīng)產(chǎn)生出電流。光伏發(fā)電難大規(guī)模儲能，而且煉硅能耗很大。光熱發(fā)電是利用太陽能的輻射能，通過聚光器和吸熱器，將工質(zhì)加熱，再通過熱機(jī)發(fā)電。

超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電技術(shù)是目前最前沿的光熱發(fā)電技術(shù)之一，2018年5月25日，中國電機(jī)工程學(xué)會發(fā)布了《能源動力領(lǐng)域十項(xiàng)重大工程技術(shù)難題》，超臨界CO2太陽能熱發(fā)電技術(shù)被列為其中之一。超臨界CO2是氣態(tài)和液態(tài)并存的流體，密度接近于液體，粘度接近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)約為液體的100倍。其特點(diǎn)是臨界條件容易達(dá)到，化學(xué)性質(zhì)不活潑，無色無味無毒，安全，價(jià)格便宜，純度高，易獲得。

超臨界CO2布雷頓循環(huán)僅需外界提供500~800攝氏度的溫度，這是應(yīng)用現(xiàn)有太陽能聚光器和吸熱器技術(shù)即可很容易達(dá)到的的溫度。由于超臨界CO2密度高，循環(huán)簡單，所以機(jī)組重量輕，尺寸?。▋H為汽輪機(jī)的1/10）；安裝維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用都低；可用于冷卻，效率可大于50%；高功率密度和功率范圍大（10MW 到數(shù)百M(fèi)W )可做主力電站。超臨界CO2機(jī)組目前已接近商業(yè)化。現(xiàn)在用于太陽熱發(fā)電的循環(huán)，主要是亞臨界朗肯循環(huán)和斯特林循環(huán)，效率在35%~45%。

超臨界CO2布雷頓循環(huán)的性能改進(jìn)，可以明顯高于商業(yè)化的蒸汽循環(huán)，可做為新一代的換代產(chǎn)品，可以讓太陽能熱發(fā)電更廉價(jià)。研發(fā)項(xiàng)目從簡單超臨界CO2布雷頓循環(huán)入手，一步步挖掘潛力，提高系統(tǒng)性能，增加采用能夠大幅提高效率的技術(shù)措施：

(1)增加透平進(jìn)口溫度：從500攝氏度提高到700攝氏度或更高。

(2)壓縮過程由兩步完成。即有主壓縮機(jī)，還有分流壓縮機(jī)。

(3)使用壓縮機(jī)中間冷卻。

(4)透平也分兩級，并對排出的工質(zhì)再熱。

(5)壓縮機(jī)和透平為分軸式，使其各在優(yōu)化的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。(6)增加底循環(huán)，如朗肯循環(huán)或串聯(lián)的超臨界CO2循環(huán)。其優(yōu)良的特性和對發(fā)電技術(shù)可能帶來的顛覆已經(jīng)受到了越來越廣泛的認(rèn)知，其技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程的速度也正在逐步加快。

目前，美國、英國、德國、日本、韓國、西班牙等國家都開展了超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)的研究，部分國家已經(jīng)開展了樣機(jī)制造和試驗(yàn)。國內(nèi)電力系統(tǒng)目前對超臨界CO2循環(huán)技術(shù)的認(rèn)識還處于初級的層面，對該系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)和示范的機(jī)構(gòu)也少之又少，光熱發(fā)電行業(yè)和電力行業(yè)應(yīng)重視超臨界CO2循環(huán)發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，這是一種可能帶來發(fā)電系統(tǒng)變革的技術(shù)。超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)由于效率高、系統(tǒng)體積小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，在核反應(yīng)堆、太陽能發(fā)電、工業(yè)廢熱發(fā)電、艦船推進(jìn)系統(tǒng)等方面具有相當(dāng)可觀的應(yīng)用前景。

附：法國電力集團(tuán)(EDF：Electricite De France) 成立于1946年，是世界領(lǐng)先電力公司之一，可以提供包括電力投資、工程設(shè)計(jì)以及電力管理與配送在內(nèi)的一體化解決方案。

北京首航艾啟威節(jié)能技術(shù)股份有限公司是國內(nèi)著名的電站空冷制造企業(yè)和國內(nèi)一流的光熱技術(shù)集成供應(yīng)商。已經(jīng)建成了全球第三座、亞洲第一座10MW級熔鹽塔式光熱電站，已經(jīng)在建的國家示范項(xiàng)目，100MW熔鹽塔式光熱電站將于今年下半年建成發(fā)電。這些科研條件和光熱電站示范項(xiàng)目的取得，為進(jìn)行超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)光熱發(fā)電技術(shù)的研發(fā)提供了極為珍貴的條件。

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