CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：12月9日，我國(guó)首座5MWe二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)機(jī)組成功投運(yùn)并順利完成72小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了高標(biāo)準(zhǔn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

該機(jī)組由中國(guó)華能集團(tuán)歷經(jīng)七年自主研發(fā)制造，系統(tǒng)核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到100%，也是目前世界上參數(shù)最高、容量最大的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)機(jī)組。

圖：5MWe二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)機(jī)組（來自中國(guó)華能）

項(xiàng)目驗(yàn)證了超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)工程轉(zhuǎn)化的可行性，有望徹底改變傳統(tǒng)熱力發(fā)電技術(shù)140多年來以水蒸汽為主流工質(zhì)的發(fā)電方式，標(biāo)志著我國(guó)已全面攻克掌握超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電整套關(guān)鍵核心技術(shù)，站在了世界熱力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的最前沿。

這是超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)的一大步，以此為新的起點(diǎn)，下一步的目標(biāo)是，邁向純綠色的超臨界二氧化碳循環(huán)商業(yè)化示范電站，而要實(shí)現(xiàn)100%的綠色發(fā)電，與光熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合則是最具可行性的現(xiàn)實(shí)路徑。

華能的布局

2021年4月，華能集團(tuán)發(fā)布格爾木市多能互補(bǔ)一體化基地規(guī)劃方案編制技術(shù)咨詢服務(wù)招標(biāo)公告，公告顯示，格爾木市多能互補(bǔ)一體化基地初步規(guī)劃配套光伏容量300萬千瓦、儲(chǔ)能容量100萬千瓦/200萬千瓦時(shí)、搭配5萬千瓦超臨界二氧化碳循環(huán)塔式光熱國(guó)家級(jí)科技示范項(xiàng)目。

華能方面日前亦表示，下一階段，華能將積極推動(dòng)超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)在高效光熱、電熱儲(chǔ)能、先進(jìn)核電和靈活火電等領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用，計(jì)劃在“十四五”期間建成50兆瓦超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電商業(yè)示范電站。

由此可見，“十四五”期間，華能集團(tuán)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)首個(gè)5萬千瓦超臨界二氧化碳循環(huán)塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目的落地，一旦成功，對(duì)傳統(tǒng)熱力發(fā)電技術(shù)、對(duì)光熱發(fā)電技術(shù)，都將產(chǎn)生革命性的重大影響。而現(xiàn)在，距離十四五終的2025年底，也就還有4年時(shí)間。

技術(shù)的革命

華能西安熱工研究院董事長(zhǎng)蘇立新介紹，與傳統(tǒng)蒸汽發(fā)電相比，二氧化碳循環(huán)發(fā)電機(jī)組具有三大優(yōu)勢(shì)：

一是體積小，同等裝機(jī)容量，二氧化碳發(fā)電機(jī)組體積只有蒸汽機(jī)組的1/25；二是效率高，在600℃溫度下，發(fā)電效率比蒸汽機(jī)組高3～5個(gè)百分點(diǎn)；三是污染小，采用二氧化碳機(jī)組的燃煤電廠，單位發(fā)電量碳排放強(qiáng)度可減少10%。

而如果和光熱發(fā)電技術(shù)融合，超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電技術(shù)又將具有何等的優(yōu)勢(shì)？其將可以實(shí)現(xiàn)100%的純綠色發(fā)電，成為一種可靠穩(wěn)定的綠色調(diào)節(jié)電源，更是對(duì)現(xiàn)有光熱發(fā)電技術(shù)體系的重大革命。

更高的運(yùn)行溫度意味著更高的循環(huán)效率、更高效的儲(chǔ)熱、更高的發(fā)電效率。

傳統(tǒng)的光熱發(fā)電技術(shù)采用導(dǎo)熱油或熔鹽為介質(zhì)，導(dǎo)熱油溫度上限為400℃左右，硝酸鹽則為590℃左右，這限制了光熱發(fā)電系統(tǒng)的性能提升。

超臨界二氧化碳循環(huán)600到800℃的運(yùn)行溫度將打破這一溫度壁壘，可以使光熱發(fā)電效率提高10%左右。

同時(shí)，還可以使系統(tǒng)對(duì)工況的改變響應(yīng)更加迅速，可以適應(yīng)高頻寬變負(fù)荷，更好地發(fā)揮靈活性調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)。此外，其無水運(yùn)行的特點(diǎn)也使該技術(shù)更加適合我國(guó)西北的干旱缺水地區(qū)。

國(guó)際前沿研發(fā)方向

鑒于超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)，近年來，美國(guó)、法國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家的頂級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)和電力企業(yè)紛紛圍繞該技術(shù)開展了一系列基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化布局，力圖搶占該領(lǐng)域的技術(shù)主導(dǎo)權(quán)。

美國(guó)更是將該技術(shù)作為未來光熱發(fā)電技術(shù)迭代升級(jí)的重要突破口，“超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目”也是美國(guó)能源部（DOE）推進(jìn)的“Sunshot”攻關(guān)計(jì)劃的重要項(xiàng)目之一。

今年年初，美國(guó)桑迪亞實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)獲得了美國(guó)能源部（DOE）撥付的約2500萬美元的資金支持，該筆資金將用于建造一座至少可儲(chǔ)存6小時(shí)熱能的1MW超臨界二氧化碳光熱發(fā)電示范項(xiàng)目。

該研究團(tuán)隊(duì)選擇利用高溫鋁土礦顆粒作為傳儲(chǔ)熱介質(zhì)、與超臨界CO2光熱發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合，旨在實(shí)現(xiàn)700℃以上的高工作溫度，同時(shí)將光熱發(fā)電成本降至5美分/kWh（約合人民幣0.32元/kWh）。

風(fēng)光大基地的更佳調(diào)節(jié)電源選擇

隨著我國(guó)首座大型二氧化碳循環(huán)發(fā)電機(jī)組的成功投運(yùn)，在超臨界二氧化碳光熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)的賽道上，中國(guó)已經(jīng)成功躍居領(lǐng)先位置。

目前制約光熱發(fā)電發(fā)展的最大短板就是成本問題，超臨界二氧化碳技術(shù)的加持將可大大提升光熱電站的效率，大大降低其成本，同時(shí)擁有更佳的調(diào)節(jié)性能，可實(shí)現(xiàn)0～100%全負(fù)荷調(diào)峰。

當(dāng)前，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，中國(guó)已啟動(dòng)了第一批風(fēng)光大基地項(xiàng)目，第二批也已經(jīng)箭在弦上。為了解決風(fēng)電光伏的間歇性弊病，必須配置調(diào)節(jié)電源已成為這種大基地項(xiàng)目開發(fā)的前提。

憑借可儲(chǔ)能調(diào)峰且高度清潔的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，目前中國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)了包括1.11GW光熱裝機(jī)在內(nèi)的一批風(fēng)光熱互補(bǔ)新能源基地項(xiàng)目。

如果超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電技術(shù)在未來幾年成功邁向商業(yè)化，其作為風(fēng)光大基地的靈活調(diào)節(jié)電源，競(jìng)爭(zhēng)力將大大提升，光熱發(fā)電也將得以更大規(guī)模的部署。

但作為一項(xiàng)創(chuàng)新型的革命性技術(shù)，未來要解決的問題定然還有很多，但華能集團(tuán)今天邁出的一大步，將可以成就未來更大的一大步。

華能西安熱工研究院相關(guān)專家已確定將出席1月6日-7日在西安召開的2022中國(guó)風(fēng)光熱互補(bǔ)新能源基地開發(fā)大會(huì)，并就超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)的相關(guān)議題進(jìn)行分享，歡迎大家蒞臨交流。

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