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華能自主研發(fā)的世界參數(shù)最高容量最大超臨界二氧化碳發(fā)電試驗機組成功投運

中國電力網發(fā)布時間:2021-12-10 13:09:21  作者:魯浩、張一帆、王卓峰

  本網訊 12月8日,中國華能集團有限公司自主研發(fā)的世界參數(shù)最高、容量最大的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗機組在華能西安熱工院順利完成72小時試運行。該機組發(fā)電功率為5兆瓦,其成功投運驗證了超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術工業(yè)運行的可行性,有望徹底改變傳統(tǒng)熱力發(fā)電技術140多年來以水蒸汽為主流工質的發(fā)電方式,標志著我國在超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)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(xiàn)“雙碳”目標提供了重要路徑。

  超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術是熱力發(fā)電領域一項重要的變革性技術。不同于傳統(tǒng)主流熱力發(fā)電技術,該技術以二氧化碳為循環(huán)工質,具有熱電轉換效率高、動力設備和系統(tǒng)體積小、靈活性好等顯著優(yōu)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(xiàn)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(fā)機構和電力企業(yè)紛紛圍繞該技術開展了一系列基礎研究和產業(yè)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(chuàng)新團隊,聯(lián)合國內頂級高等院校、科研院所、設計單位、制造企業(yè)和工程建設單位等創(chuàng)新鏈、產業(yè)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(huán)系統(tǒng)構建、核心設備設計、機組制造安裝、整套啟動運行等多個環(huán)節(jié)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(fā)電功率5兆瓦,系統(tǒng)各項指標全面達到設計要求,實現(xiàn)高標準安全穩(wěn)定運行。下一階段,華能將積極推動超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)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(fā)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(huán)發(fā)電商業(yè)示范電站,為我國繼續(xù)保持熱力發(fā)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(huán)發(fā)電技術創(chuàng)新聯(lián)合體,旨在為我國繼續(xù)引領世界熱力發(fā)電技術發(fā)展提供科技創(chuàng)新高地、成果轉化平臺和體制機制保障。創(chuàng)新聯(lián)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(yè)組成。聯(lián)合體成員將加快推進超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術研發(fā)、應用及標準化工作,努力取得一批原創(chuàng)性、引領性重大科技成果,助力我國加快實現(xiàn)高水平科技自立自強。(文:魯浩 張一帆 王卓峰、攝:雍君 高煒)

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