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我国在超临界二氧化碳光热发电技术研发和应用上的最新进展

日期:2020-07-24    来源:CSPPLAZA光热发电平台

国际太阳能光伏网

2020
07/24
10:25
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关键词: 光热发电 光热发电技术 大型超临界二氧化碳压缩机

超临界二氧化碳光热发电技术有望成为光热发电实现革命性突破的主要技术。

即将于8月11~12日在江苏常州新城希尔顿酒店召开的2020中国国际光热大会暨CSPPLAZA第七届年会上,中国科学院工程热物理研究所研究员姜玉雁、西安热工研究院电站清洁燃烧国家工程研究中心主任助理兼煤基清洁能源技术研究所所长李红智将就超临界二氧化碳循环发电关键技术的最新研究进展及应用做主题演讲。

姜玉雁先生主要从事传热、节能技术和新能源发电技术研究。近年建成了国内首座大型超临界二氧化碳压缩机实验平台,完成了首台MW级超临界二氧化碳压缩机的实验测试,正在建设MW级超临界二氧化碳布雷顿循环发电实验机组。发表研究论文90余篇,申请/授权中日美发明专利30余项。

李红智先生长期从事超临界流体先进动力循环的研究工作。作为团队负责人,主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、华能集团重点科研项目等20 余项。在超临界二氧化碳循环发电领域获得授权专利90余项,发表论文60余篇,受邀合作出版英文专著1 部,担任2019超临界二氧化碳循环发电技术大会执行主席,首届超临界二氧化碳循环国际会议科学委员会委员,在国际国内重要学术会议做主旨报告或特邀报告10余次。

有研究表明,提高动力循环的热效率是降低光热发电系统的平准化能源成本(LCOE)的关键,而超临界二氧化碳发电技术采用超临界二氧化碳布雷顿循环,利用超临界状态的二氧化碳作为工质,可实现较高的热电转换效率并超越传统的蒸汽轮机。根据研究,传统光热发电系统的热效率一般为35%至40%,而配备超临界二氧化碳动力循环的光热发电系统可实现50%甚至更高的热效率。

同时,超临界二氧化碳透平如果用于地面发电厂,除了体积小、重量轻之外,还可以不用水,适合荒漠缺水地区的应用,是太阳能光热发电的理想选择。且使用二氧化碳做工质不存在工质冻结的问题,便省去了管路上电伴热的使用,节省大量成本。此外,该系统仅需要较低的热量即可启动发电机,其应对负荷变化调整迅速、支持快速启停,这些优点也是普通发电系统无法比拟的。

近日,由美国能源部资助的超临界二氧化碳发电技术研究又有了新的进展。美国国家太阳能热利用测试中心(NSTTF)表示将在今年首次对粒子接收器和超临界二氧化碳系统之间的热交换器进行测试,以及首次将粒子接收器连接到超临界二氧化碳系统的回路测试。

美国能源部此前资助了8个超临界二氧化碳循环研发项目,并计划将超临界二氧化碳循环技术应用于下一代光热发电技术,以降低光热发电成本。今年五月,美国能源部又拨付3900万美元,加快推进超临界二氧化碳光热发电技术商业化。

我国在该领域的研究也取得了诸多进展,由首航高科开发的超临界二氧化碳光热发电技术10MW级机组将应用于首航敦煌10MW塔式光热电站,并计划今年年底发电,届时该电站有望成为全球首个超临界二氧化碳发电商业项目。

此外,包括江津区重庆江增船舶重工有限公司、中国科学院工程热物理研究所、神华国华(北京)电力研究院有限公司、江苏金通灵流体机械科技股份有限公司、中国核动力研究设计院、中船重工第711研究所、西安热工研究院有限公司以及哈电集团哈尔滨锅炉厂有限责任公司等在内的各单位也早已在该领域展开研究。

其中,由江津区重庆江增船舶重工有限公司自主研制的国内首台6兆瓦超临界二氧化碳透平压缩发电机组在今年4月完成了机械运转试验,且机组运行情况良好,达到设计要求,顺利出厂交付用户。该项目历时三年,对推动我国超临界二氧化碳发电技术商业化具有里程碑意义。


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