我國(guó)首座超臨界二氧化碳光熱發(fā)電機(jī)組研制成功
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】近年來(lái)，我國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)，但光熱發(fā)電的成本下降不及預(yù)期。超臨界二氧化碳太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)憑借低成本、高效率和高靈活性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，受到全球研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。
近日，由中國(guó)科學(xué)院電工研究所牽頭的“超臨界二氧化碳太陽(yáng)能熱發(fā)電關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題研究”項(xiàng)目順利通過(guò)驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)首座超臨界二氧化碳光熱發(fā)電機(jī)組成功研制并投入運(yùn)行。這一成就不僅展示了我國(guó)在新能源技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力，也為全球能源轉(zhuǎn)型和清潔能源發(fā)展貢獻(xiàn)了重要力量。
該項(xiàng)目全稱為“超臨界二氧化碳太陽(yáng)能熱發(fā)電關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題研究”，是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目之一。超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)是一種具有革命性的新型能源技術(shù)，其核心在于利用超臨界狀態(tài)的二氧化碳作為工質(zhì)，通過(guò)壓縮、加熱等一系列過(guò)程，最終轉(zhuǎn)化為電能。相比傳統(tǒng)用水做媒介的發(fā)電機(jī)組，超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電機(jī)組具有顯著優(yōu)勢(shì)：在600℃溫度下，其發(fā)電效率可提高3%~5%；同等裝機(jī)容量下，機(jī)組體積更小、重量更輕；碳排放量可減少10%，有效減輕有害氣體對(duì)環(huán)境的危害；同時(shí)，該技術(shù)還具備快速啟動(dòng)能力，能深度參與調(diào)峰，有利于促進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源的消納利用。
此次研制的超臨界二氧化碳光熱發(fā)電機(jī)組，通過(guò)聚光太陽(yáng)輻射加熱超臨界二氧化碳，實(shí)現(xiàn)了高效的光熱轉(zhuǎn)換和電能輸出。研究團(tuán)隊(duì)不僅建立了聚光太陽(yáng)輻射在柔性不連續(xù)顆粒流內(nèi)的時(shí)空協(xié)同吸收、轉(zhuǎn)換和傳熱機(jī)理，還研制了多種聚光器和吸熱器，提出了高密度能量測(cè)量方法。此外，團(tuán)隊(duì)還探索了熔融鹽對(duì)金屬腐蝕的抑制機(jī)理，突破了高溫固體吸熱顆粒與超臨界二氧化碳在復(fù)雜條件下的換熱特性匹配，成功研制了多種儲(chǔ)熱換熱裝置。
在項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)議上，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員王志峰詳細(xì)匯報(bào)了項(xiàng)目執(zhí)行和完成情況，并現(xiàn)場(chǎng)演示了200kW超臨界二氧化碳太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行。這一實(shí)證系統(tǒng)的成功運(yùn)行，不僅驗(yàn)證了超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)的可行性和高效性，也為后續(xù)更大規(guī)模的應(yīng)用提供了有力支撐。
“我們突破了太陽(yáng)能高溫顆粒吸熱、流化床顆粒/二氧化碳換熱、200千瓦級(jí)超臨界二氧化碳發(fā)電機(jī)組等核心裝備設(shè)計(jì)制造等難題，在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)包括高焦比聚光場(chǎng)、顆粒吸熱器、顆粒/超臨界二氧化碳換熱器、超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)透平機(jī)組和高速電機(jī)在內(nèi)的超臨界二氧化碳太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員王志峰說(shuō)，該項(xiàng)目將有效推動(dòng)我國(guó)“低成本—高效率—高靈活”光熱技術(shù)發(fā)展，為我國(guó)大比例新能源基地建設(shè)提供技術(shù)支撐。
超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。該技術(shù)不僅可用于太陽(yáng)能光熱發(fā)電領(lǐng)域，還可廣泛應(yīng)用于核能、艦船動(dòng)力、工業(yè)廢熱利用等多個(gè)領(lǐng)域，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。
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