超临界二氧化碳循环光热发电技术研发项目正式启动
2018-8-22 15:23:15
近日北京首航节能与法国电力在北京举行了关于超临界二氧化碳循环光热发电技术研发项目的启动仪式。这是光热发电领域的一次国际合作，双方将凭借各自在光热领域的技术积累，共同开发高效率的光热发电技术，旨在降低光热发电成本，也是对世界气候环境变化做出的重要贡献。太阳能发电有二种：光伏发电和光热发电。光伏发电是利用太阳光照射半导体材料，通过光电效应产生出电流。光伏发电难大规模储能，而且炼硅能耗很大。光热发电是利用太阳能的辐射能，通过聚光器和吸热器，将工质加热，再通过热机发电。
超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术是目前最前沿的光热发电技术之一，2018年5月25日，中国电机工程学会发布了《能源动力领域十项重大工程技术难题》，超临界CO2太阳能热发电技术被列为其中之一。超临界CO2是气态和液态并存的流体，密度接近于液体，粘度接近于气体，扩散系数约为液体的100倍。其特点是临界条件容易达到，化学性质不活泼，无色无味无毒，安全，价格便宜，纯度高，易获得。
超临界CO2布雷顿循环仅需外界提供500~800摄氏度的温度，这是应用现有太阳能聚光器和吸热器技术即可很容易达到的的温度。由于超临界CO2密度高，循环简单，所以机组重量轻，尺寸小（仅为汽轮机的1/10）；安装维护运行费用都低；可用于冷却，效率可大于50%；高功率密度和功率范围大（10MW 到数百MW )可做主力电站。超临界CO2机组目前已接近商业化。 现在用于太阳热发电的循环，主要是亚临界朗肯循环和斯特林循环，效率在35%~45%。
超临界CO2布雷顿循环的性能改进，可以明显高于商业化的蒸汽循环，可做为新一代的换代产品，可以让太阳能热发电更廉价。研发项目从简单超临界CO2布雷顿循环入手，一步步挖掘潜力，提高系统性能，增加采用能够大幅提高效率的技术措施：
(1)增加透平进口温度：从500摄氏度提高到700摄氏度或更高。
(2)压缩过程由两步完成。即有主压缩机，还有分流压缩机。
(3)使用压缩机中间冷却。
(4)透平也分两级，并对排出的工质再热。
(5)压缩机和透平为分轴式，使其各在优化的转速运行。(6)增加底循环，如朗肯循环或串联的超临界CO2循环。 其优良的特性和对发电技术可能带来的颠覆已经受到了越来越广泛的认知，其技术研发和商业化应用进程的速度也正在逐步加快。
目前，美国、英国、德国、日本、韩国、西班牙等国家都开展了超临界二氧化碳发电技术的研究，部分国家已经开展了样机制造和试验。国内电力系统目前对超临界CO2循环技术的认识还处于初级的层面，对该系统进行研发和示范的机构也少之又少，光热发电行业和电力行业应重视超临界CO2循环发电技术的研发和应用，这是一种可能带来发电系统变革的技术。超临界二氧化碳布雷顿循环由于效率高、系统体积小、噪声低等优点，在核反应堆、太阳能发电、工业废热发电、舰船推进系统等方面具有相当可观的应用前景。
附：法国电力集团(EDF：Electricite De France) 成立于1946年，是世界领先电力公司之一，可以提供包括电力投资、工程设计以及电力管理与配送在内的一体化解决方案。
北京首航艾启威节能技术股份有限公司是国内著名的电站空冷制造企业和国内一流的光热技术集成供应商。已经建成了全球第三座、亚洲第一座10MW级熔盐塔式光热电站，已经在建的国家示范项目，100MW熔盐塔式光热电站将于今年下半年建成发电。这些科研条件和光热电站示范项目的取得，为进行超临界二氧化碳布雷顿循环光热发电技术的研发提供了极为珍贵的条件。
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