【沈陽凱泉】世界參數最高容量最大超臨界二氧化碳發電試驗機組成功投運

 新聞資訊     |      2021-12-13
12月8日,中國華能集團有限公司自主研發的世界參數最高、容量最大的超臨界二氧化碳循環發電試驗機組在華能西安熱工院順利完成72小時試運行。該機組發電功率為5兆瓦,其成功投運驗證了超臨界二氧化碳循環發電技術工業運行的可行性,有望徹底改變傳統熱力發電技術140多年來以水蒸汽為主流工質的發電方式,標志著我國在超臨界二氧化碳循環發電技術領域已處于世界領先水平,為進一步提升能源利用效率、實現“雙碳”目標提供了重要路徑。
 
超臨界二氧化碳循環發電技術是熱力發電領域一項重要的變革性技術。不同于傳統主流熱力發電技術,該技術以二氧化碳為循環工質,具有熱電轉換效率高、動力設備和系統體積小、靈活性好等顯著優勢。該技術在主氣溫度600℃的條件下,熱電轉換效率較蒸汽機組提升3~5個百分點;相同裝機容量時,透平主軸長度只有蒸汽輪機的1/25;可實現0~100%全負荷調峰。
 
近年來,美國、法國、日本、韓國等國家的頂級研發機構和電力企業紛紛圍繞該技術開展了一系列基礎研究和產業化布局,力圖搶占該領域的技術主導權。2014年,華能在沒有任何相關借鑒技術和經驗的基礎上,啟動該技術前期研究,依托西安熱工院牽頭組建創新團隊,聯合國內頂級高等院校、科研院所、設計單位、制造企業和工程建設單位等創新鏈、產業鏈上下游30余家機構開展集智攻關,歷時7年,成功攻克了循環系統構建、核心設備設計、機組制造安裝、整套啟動運行等多個環節的關鍵科學技術難題,自主設計制造出包括超臨界二氧化碳鍋爐、印刷電路板式換熱器、透平、壓縮機、干氣密封在內的多個關鍵裝置,核心設備國產化率達到100%。
 
試驗機組72小時滿負荷運行期間,最高溫度600℃,最高壓力20兆帕,發電功率5兆瓦,系統各項指標全面達到設計要求,實現高標準安全穩定運行。下一階段,華能將積極推動超臨界二氧化碳循環發電技術在高效光熱、電熱儲能、先進核電和靈活火電等領域的研發與應用,計劃在“十四五”期間建成50兆瓦超臨界二氧化碳循環發電商業示范電站,為我國繼續保持熱力發電領域技術全球領跑,加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系貢獻更大力量。
 
同期,西安熱工院牽頭成立了超臨界二氧化碳循環發電技術創新聯合體,旨在為我國繼續引領世界熱力發電技術發展提供科技創新高地、成果轉化平臺和體制機制保障。創新聯合體由清華大學、西安交通大學、中國原子能科學研究院、中國科學院電工研究所、哈爾濱鍋爐廠等40家高校、科研院所和龍頭企業組成。聯合體成員將加快推進超臨界二氧化碳循環發電技術研發、應用及標準化工作,努力取得一批原創性、引領性重大科技成果,助力我國加快實現高水平科技自立自強。