超臨界二氧化碳循環光熱發電技術研發項目正式啟動
2018-8-22 15:23:15
近日北京首航節能與法國電力在北京舉行了關于超臨界二氧化碳循環光熱發電技術研發項目的啟動儀式。這是光熱發電領域的一次國際合作，雙方將憑借各自在光熱領域的技術積累，共同開發高效率的光熱發電技術，旨在降低光熱發電成本，也是對世界氣候環境變化做出的重要貢獻。
超臨界二氧化碳布雷頓循環發電技術是目前最前沿的光熱發電技術之一，2018年5月25日，中國電機工程學會發布了《能源動力領域十項重大工程技術難題》，超臨界CO2太陽能熱發電技術被列為其中之一。超臨界CO2是氣態和液態并存的流體，密度接近于液體，粘度接近于氣體，擴散系數約為液體的100倍。其特點是臨界條件容易達到，化學性質不活潑，無色無味無毒，安全，價格便宜，純度高，易獲得。
超臨界CO2布雷頓循環僅需外界提供500~800攝氏度的溫度，這是應用現有太陽能聚光器和吸熱器技術即可很容易達到的的溫度。由于超臨界CO2密度高，循環簡單，所以機組重量輕，尺寸小（僅為汽輪機的1/10）；安裝維護運行費用都低；可用于冷卻，效率可大于50%；高功率密度和功率范圍大（10MW 到數百MW )可做主力電站。超臨界CO2機組目前已接近商業化。 現在用于太陽熱發電的循環，主要是亞臨界朗肯循環和斯特林循環，效率在35%~45%。
超臨界CO2布雷頓循環的性能改進，可以明顯高于商業化的蒸汽循環，可做為新一代的換代產品，可以讓太陽能熱發電更廉價。研發項目從簡單超臨界CO2布雷頓循環入手，一步步挖掘潛力，提高系統性能，增加采用能夠大幅提高效率的技術措施：
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電技術的研究，部分國家已經開展了樣機制造和試驗。國內電力系統目前對超臨界CO2循環技術的認識還處于初級的層面，對該系統進行研發和示范的機構也少之又少，光熱發電行業和電力行業應重視超臨界CO2循環發電技術的研發和應用，這是一種可能帶來發電系統變革的技術。超臨界二氧化碳布雷頓循環由于效率高、系統體積小、噪聲低等優點，在核反應堆、太陽能發電、工業廢熱發電、艦船推進系統等方面具有相當可觀的應用前景。
附：法國電力集團(EDF：Electricite De France) 成立于1946年，是世界領先電力公司之一，可以提供包括電力投資、工程設計以及電力管理與配送在內的一體化解決方案。
北京首航艾啟威節能技術股份有限公司是國內著名的電站空冷制造企業和國內一流的光熱技術集成供應商。已經建成了全球第三座、亞洲第一座10MW級熔鹽塔式光熱電站，已經在建的國家示范項目，100MW熔鹽塔式光熱電站將于今年下半年建成發電。這些科研條件和光熱電站示范項目的取得，為進行超臨界二氧化碳布雷頓循環光熱發電技術的研發提供了極為珍貴的條件。
太陽能發電有二種：光伏發電和光熱發電。光伏發電是利用太陽光照射半導體材料，通過光電效應產生出電流。光伏發電難大規模儲能，而且煉硅能耗很大。光熱發電是利用太陽能的輻射能，通過聚光器和吸熱器，將工質加熱，再通過熱機發電。
超臨界二氧化碳布雷頓循環發電技術是目前最前沿的光熱發電技術之一，2018年5月25日，中國電機工程學會發布了《能源動力領域十項重大工程技術難題》，超臨界CO2太陽能熱發電技術被列為其中之一。超臨界CO2是氣態和液態并存的流體，密度接近于液體，粘度接近于氣體，擴散系數約為液體的100倍。其特點是臨界條件容易達到，化學性質不活潑，無色無味無毒，安全，價格便宜，純度高，易獲得。
超臨界CO2布雷頓循環僅需外界提供500~800攝氏度的溫度，這是應用現有太陽能聚光器和吸熱器技術即可很容易達到的的溫度。由于超臨界CO2密度高，循環簡單，所以機組重量輕，尺寸小（僅為汽輪機的1/10）；安裝維護運行費用都低；可用于冷卻，效率可大于50%；高功率密度和功率范圍大（10MW 到數百MW )可做主力電站。超臨界CO2機組目前已接近商業化。 現在用于太陽熱發電的循環，主要是亞臨界朗肯循環和斯特林循環，效率在35%~45%。
超臨界CO2布雷頓循環的性能改進，可以明顯高于商業化的蒸汽循環，可做為新一代的換代產品，可以讓太陽能熱發電更廉價。研發項目從簡單超臨界CO2布雷頓循環入手，一步步挖掘潛力，提高系統性能，增加采用能夠大幅提高效率的技術措施：
(1)增加透平進口溫度：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，還有分流壓縮機。
(3)使用壓縮機中間冷卻。
(4)透平也分兩級，并對排出的工質再熱。
(5)壓縮機和透平為分軸式，使其各在優化的轉速運行。(6)增加底循環，如朗肯循環或串聯的超臨界CO2循環。 其優良的特性和對發電技術可能帶來的顛覆已經受到了越來越廣泛的認知，其技術研發和商業化應用進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電技術的研究，部分國家已經開展了樣機制造和試驗。國內電力系統目前對超臨界CO2循環技術的認識還處于初級的層面，對該系統進行研發和示范的機構也少之又少，光熱發電行業和電力行業應重視超臨界CO2循環發電技術的研發和應用，這是一種可能帶來發電系統變革的技術。超臨界二氧化碳布雷頓循環由于效率高、系統體積小、噪聲低等優點，在核反應堆、太陽能發電、工業廢熱發電、艦船推進系統等方面具有相當可觀的應用前景。
附：法國電力集團(EDF：Electricite De France) 成立于1946年，是世界領先電力公司之一，可以提供包括電力投資、工程設計以及電力管理與配送在內的一體化解決方案。
北京首航艾啟威節能技術股份有限公司是國內著名的電站空冷制造企業和國內一流的光熱技術集成供應商。已經建成了全球第三座、亞洲第一座10MW級熔鹽塔式光熱電站，已經在建的國家示范項目，100MW熔鹽塔式光熱電站將于今年下半年建成發電。這些科研條件和光熱電站示范項目的取得，為進行超臨界二氧化碳布雷頓循環光熱發電技術的研發提供了極為珍貴的條件。
