超临界CO2循环发电系统
成果类型:: 发明专利,实用新型专利,软件著作权
发布时间: 2025-05-07 17:17:46
超临界CO2(sCO2)循环发电技术是以CO2为工质,整个系统均工作在CO2临界点以上的新型动力循环发电技术,具有热源广泛适应、全工况灵活高效和系统高度紧凑的潜在优势,在灵活高效火电、光热新型储能发电和小型核动力等领域具有广阔的应用前景。该机组已实现200kW和5MW两种容量等级的示范应用。
华能西安热工研究院历时8年攻关,在超临界二氧化碳循环发电系统构建、核心设备设计制造、机组运行控制等方面取得了从0到1的重大突破,于2021年建成国际首座5MW 超临界二氧化碳循环发电机组,最高参数为20MPa/600℃,升负荷速率8.59%Pe/min,降负荷速率11.14%Pe/min,是现有蒸汽机组的4~5倍。中国电机工程学会鉴定认为,该成果极大地推动了超临界二氧化碳循环发电技术的发展,全面带动了新型动力装备全产业链的技术进步,研究成果整体达到国际领先水平。
1)服务国家构建新型电力系统的重大需求相比传统技术,sCO2循环发电技术具有调节速度快,调节范围宽,调节能耗小等技术优势,可以更好的支撑高比例可再生能源并网,服务国家构建以新能源为主体的新型电力系统,经测算,若将全国300MW以下机组逐步替换为sCO2发电机组,全年可减少碳排放14亿吨以上。2)服务国防动力装备升级的重大需求相比传统技术,sCO2循环发电技术具有系统设备高度紧凑和全工况灵活高效的技术优势,非常适合对尺寸重量有严格限制,能适应孤网运行负载频繁变化的特殊应用场景。本技术发明研制成功国际首座200kW铅铋加热sCO2一体化紧凑型发电装置,服务舰船或移动式动力装备升级的重大需求。
团队牵头承担国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、国家发改委创新能力建设项目及其它省部级及中央企业项目10余项,项目授权发明专利65项,实用新型148项,国际专利6项,软件著作权5项,发表SCI/EI等代表性论文45篇,主持或参与编写行业团体标准5项,参与编写的国家标准《超临界二氧化碳锅炉》入选碳达峰碳中和国家标准专项计划。项目获中国华能集团科学技术进步一等奖,项目团队入选陕西省科技创新团队和中国华能集团首批优秀科技创新团队。团队负责人为李红智研究员,为国家级人才(教育部长江学者-校企联聘学者)。团队有30余名专职科研人员,其中博士及高级职称占一半以上,大多来自清华、浙大、西交等高校。
作为热力发电领域一项具有变革性意义的原创技术发明,超临界CO2循环发电技术具有热源广泛适应、全工况灵活高效和系统高度紧凑的独特优势,在灵活高效火电、光热新型储能发电和小型核动力等领域具有广阔的应用前景。本技术发明成果取得了从0到1的突破,已在超临界CO2新型动力循环发电系统全产业链的上下游企业得到应用,根据完成单位和部分应用单位的不完全统计,自2020年以来,累计新增合同额5.17亿元,新增利润2652.9万元,全面带动了新型动力装备整条产业链的技术进步。面向国家构建新型电力系统、建设现代能源体系和国防动力装备升级的重大需求,本技术发明预期将为电力、能源、军工等行业带来更加显著的规模化经济效益。
项目可采用项目总包、委托开发、合作开发等方式进行合作,成果转化方向包括:燃煤超临界CO2发电、光热超临界CO2发电、核电、余热发电等领域。通过一系列工程应用示范,促进超临界CO2发电技术降本增效,提升其市场竞争力。