近年來，我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢，但光熱發(fā)電的成本下降不及預期。超臨界二氧化碳太陽能熱發(fā)電技術憑借低成本、高效率和高靈活性的技術優(yōu)勢，受到全球研究機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。
 
  近日，由中國科學院電工研究所牽頭的“超臨界二氧化碳太陽能熱發(fā)電關鍵基礎問題研究”項目順利通過驗收，標志著我國首座超臨界二氧化碳光熱發(fā)電機組成功研制并投入運行。這一成就不僅展示了我國在新能源技術研發(fā)領域的強大實力，也為全球能源轉(zhuǎn)型和清潔能源發(fā)展貢獻了重要力量。
 
  該項目全稱為“超臨界二氧化碳太陽能熱發(fā)電關鍵基礎問題研究”，是國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”重點專項項目之一。超臨界二氧化碳發(fā)電技術是一種具有革命性的新型能源技術，其核心在于利用超臨界狀態(tài)的二氧化碳作為工質(zhì)，通過壓縮、加熱等一系列過程，最終轉(zhuǎn)化為電能。相比傳統(tǒng)用水做媒介的發(fā)電機組，超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電機組具有顯著優(yōu)勢：在600℃溫度下，其發(fā)電效率可提高3%~5%；同等裝機容量下，機組體積更小、重量更輕；碳排放量可減少10%，有效減輕有害氣體對環(huán)境的危害；同時，該技術還具備快速啟動能力，能深度參與調(diào)峰，有利于促進風電、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)電機組，通過聚光太陽輻射加熱超臨界二氧化碳，實現(xiàn)了高效的光熱轉(zhuǎn)換和電能輸出。研究團隊不僅建立了聚光太陽輻射在柔性不連續(xù)顆粒流內(nèi)的時空協(xié)同吸收、轉(zhuǎn)換和傳熱機理，還研制了多種聚光器和吸熱器，提出了高密度能量測量方法。此外，團隊還探索了熔融鹽對金屬腐蝕的抑制機理，突破了高溫固體吸熱顆粒與超臨界二氧化碳在復雜條件下的換熱特性匹配，成功研制了多種儲熱換熱裝置。
 
  在項目驗收會議上，項目負責人、中國科學院電工研究所研究員王志峰詳細匯報了項目執(zhí)行和完成情況，并現(xiàn)場演示了200kW超臨界二氧化碳太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的運行。這一實證系統(tǒng)的成功運行，不僅驗證了超臨界二氧化碳發(fā)電技術的可行性和高效性，也為后續(xù)更大規(guī)模的應用提供了有力支撐。
 
  “我們突破了太陽能高溫顆粒吸熱、流化床顆粒/二氧化碳換熱、200千瓦級超臨界二氧化碳發(fā)電機組等核心裝備設計制造等難題，在全球范圍內(nèi)率先實現(xiàn)包括高焦比聚光場、顆粒吸熱器、顆粒/超臨界二氧化碳換熱器、超臨界二氧化碳壓縮機透平機組和高速電機在內(nèi)的超臨界二氧化碳太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)運行?！表椖控撠熑恕⒅袊茖W院電工研究所研究員王志峰說，該項目將有效推動我國“低成本—高效率—高靈活”光熱技術發(fā)展，為我國大比例新能源基地建設提供技術支撐。
 
  超臨界二氧化碳發(fā)電技術的研發(fā)和應用，對于推動我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標具有重要意義。該技術不僅可用于太陽能光熱發(fā)電領域，還可廣泛應用于核能、艦船動力、工業(yè)廢熱利用等多個領域，展現(xiàn)出廣闊的應用前景和發(fā)展空間。
 
  參考來源：科技日報
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