美SwRI演示为聚光太阳能发电厂开发的超临界二氧化碳涡轮机

摘要:

美国西南研究院(SwRI)与政府和商业合作者合作,成功开发并演示了世界上第一个用于聚光太阳能发电(CSP)厂的超临界二氧化碳发电系统的全尺寸涡轮机。该技术将超临界二氧化碳动力循环与综合热能储存相结合。

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该项目得到了美国能源部APOLLO项目的支持,该项目是为了提高CSP电厂的性能和降低其电力成本而设立的。10兆瓦的超临界二氧化碳涡轮机已成功完成了闭环环境下的性能和耐久性测试。

超临界二氧化碳是在临界温度和压力以上的二氧化碳,这使它在具有液体密度的同时表现得像一种气体。它也是无毒和不可燃的,已被用于干洗过程、低温室气体制冷系统,以及咖啡脱咖啡因。

超临界状态下的流体特性使超临界二氧化碳成为一种高效的发电流体,因为它具有高密度、低粘度和良好的传热特性。

“推进电网规模的储能是使可再生能源全面渗透到发电领域的重要一步。利用超临界二氧化碳作为工作流体可以使CSP工厂的效率提高10个百分点,”SwRI旋转机械动力学部门经理Jason Wilkes博士说。“超临界二氧化碳循环的高效率也使涡轮机的占地面积更小--它是标准蒸汽涡轮机的1/20,可以在大多数环境中改善安装。”

CSP技术使用镜子或透镜将大量的太阳光集中到接收器上,接收器通常将集中的光转化为热能,并提取热能,利用蒸汽涡轮机发电。该系统将能量作为热能储存起来,然后利用超临界二氧化碳动力循环将其转化为按需提供的能量,从而提高效率并降低运营成本。

“超临界二氧化碳动力循环技术是传统涡轮机的一小部分,为众多应用提供了更好的性能。”SwRI机械部主任Tim Allison博士说:“超临界二氧化碳技术在全循环条件下的成功示范是一个令人激动的里程碑。”

SwRI和总部位于韩国的全球能源设备公司Hanwha Power Systems开发并展示了新的整体齿轮式超临界二氧化碳涡轮机,该涡轮机在全尺寸压缩机条件下进行了测试,并在高达720℃和275巴的前所未有的MW级条件下对涡轮机进行了全压全温测试。该系统计划在未来被整合到CSP试验工厂中。

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