SunShot计划支持超临界二氧化碳循环光热发电技术研发

美国能源部日前授予西南研究院(SwRI)一笔490万美元的资金，支持其制造和测试适用于光热发电项目的一种高效的超临界二氧化碳循环的热气体透平膨胀机，和一种新型热交换器。

该笔资金同样由SunShot计划支持，SwRI将与沙特阿美公司、Bechtel Marine Propulsion公司、EPRI电力研究院、通用电气GE和Thar能源公司共同开展该项目。

事实上，获得SunShot计划支持的超临界二氧化碳循环光热发电技术研发项目并不仅这一个，此前已经有多个相关项目获得支持。SwRI机械工程部门的项目总监KlausBrun博士说，“该项目是能源部支持的8个超临界二氧化碳循环研发项目之一。”

高效的超临界二氧化碳循环需要热气体透平膨胀机运行在较高的温度和压力之上，在较为广泛的负载条件下，维持高效运行，并能够应对太阳能热量输入的快速波动，同时能够快速启动，优化电站的在线运行。除了太阳能发电，超临界二氧化碳循环在废热发电、核电和化石燃料发电领域事实上也有一定的应用潜力。

SwRI机械工程部门的机械动力学博士Jeff Moore表示，“在过去两年内，SwRI和其多个合作方已经开发了一种高效的、多级轴向的超临界二氧化碳热气体透平膨胀机，并设计了一个MW级的原型机。”在此基础上，他们将探索并研发适用于光热发电领域的应用。

该项目的第二个目标是优化设计一种紧凑型的热交换器，同样为超临界二氧化碳循环系统开发，优化的目的是为了降低成本。

上述两个研发目标的实现有助于SunShot计划6美分/kWh的光热度电成本目标的实现，预计这种超临界二氧化碳循环光热发电系统的转化效率可超过50%，整体系统建设成本在1200美元/kW以下。相对于传统的基于朗肯蒸汽循环的光热发电系统35%的转化效率有很大提升。

该项目将分为两个阶段，预计到2016年中期完成。SunShot计划的时间节点2020年距今还有5年，要实现6美分/kWh的度电成本目标，光热发电行业需要加快进度。