超臨界二氧化碳技術(shù)有效提高光熱發(fā)電系統(tǒng)效率
來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 18760查看 | 2012-07-14 14:09:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊： 美國(guó)能源部針對(duì)SunShot計(jì)劃中的太陽能光熱發(fā)電的規(guī)劃是到2020年使光熱發(fā)電的成本降至6美分每千瓦時(shí)，這無疑需要技術(shù)上的巨大進(jìn)步。美國(guó)CSP聯(lián)盟創(chuàng)始人Tex Wilkins說道，從技術(shù)上來降低成本是必須要進(jìn)行的。CSP行業(yè)正在不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，能源部的規(guī)劃目標(biāo)如果想要實(shí)現(xiàn)，CSP技術(shù)上必將出現(xiàn)巨大突破。
圖：槽式超臨界二氧化碳光熱發(fā)電示意圖
超臨界二氧化碳作為工質(zhì)的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的出現(xiàn)或?qū)⒋蠓凸鉄岚l(fā)電的成本。超臨界二氧化碳優(yōu)良的傳熱和流動(dòng)性能具有提高發(fā)電效率的巨大潛力。而此項(xiàng)研究也被列入美國(guó)能源部的支持范圍之中。美國(guó)能源部針對(duì)SunShot計(jì)劃中的太陽能光熱發(fā)電的總額度達(dá)5600萬美元的科研支持計(jì)劃中，共有21個(gè)項(xiàng)目受益其中。國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL獲得的800萬美元資助是用來示范一個(gè)采用超臨界二氧化碳作為工作介質(zhì)的多元的兆瓦級(jí)發(fā)電循環(huán)。
NREL光熱發(fā)電項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者Craig Turchi表示，經(jīng)過我們此前的一系列研究，我們認(rèn)為超臨界二氧化碳作為工質(zhì)的光熱發(fā)電系統(tǒng)在高達(dá)600到700攝氏度的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行都可以有良好表現(xiàn)。超臨界二氧化碳發(fā)電可以在500攝氏度以上，20兆帕的大氣壓下實(shí)現(xiàn)高效率的熱能利用，大約可以達(dá)到45%，這將有效提高電力產(chǎn)能。美國(guó)能源部之所以支持此項(xiàng)研發(fā)，也是看到了此項(xiàng)技術(shù)在提高發(fā)電效率和降低成本方面的巨大潛力。
超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)的體積更小、重量更輕、熱損更小。其應(yīng)用于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)效率的顯著提升。系統(tǒng)僅需要較低的熱量即可啟動(dòng)發(fā)電機(jī)、其應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化調(diào)整迅速、支持快速啟停，這些優(yōu)點(diǎn)是普通發(fā)電系統(tǒng)所無法比擬的。SolarReserve首席技術(shù)官Bill Gould表示，此種技術(shù)對(duì)光熱發(fā)電站啟動(dòng)過慢的缺陷是一種有益的改善。
NREL預(yù)期將通過兩個(gè)階段完成相關(guān)測(cè)試。首先，建立一個(gè)布雷頓循環(huán)，與熔融鹽為傳熱介質(zhì)的光熱電站耦合；然后，超臨界二氧化碳將被用作傳熱和工作介質(zhì)，類同于一個(gè)直接的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。此項(xiàng)試驗(yàn)將會(huì)在一個(gè)10MW的光熱電站上進(jìn)行測(cè)試，總耗費(fèi)預(yù)計(jì)達(dá)1600萬美元，美國(guó)能源部提供其中800萬美元支持。
用二氧化碳這種常見的氣體作為光熱發(fā)電循環(huán)工質(zhì)的想法已被理論驗(yàn)證是可行的。和常規(guī)蒸汽發(fā)電相比，此種系統(tǒng)具有明顯高的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)還可以節(jié)約大量水資源，這在陽光資源好但水資源緊缺的地區(qū)是十分有益的。但該項(xiàng)研究目前還在試驗(yàn)當(dāng)中，有諸多技術(shù)難點(diǎn)有待突破。
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