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文章信息：

JoséI.Linares,María J.Montes,Alexis Cantizano,Consuelo Sánchez.

A novel supercritical CO?recompression Brayton power cycle for power tower concentrating solar plants[J].

Applied Energy,2020,263

全文導讀：

作(zuo)為一(yi)個可(ke)調度的(de)(de)可(ke)再生能(neng)源系統，具有蓄熱功(gong)能(neng)的(de)(de)塔式(shi)太陽(yang)能(neng)發電(dian)廠將在向低(di)碳場景的(de)(de)過渡中(zhong)發揮關鍵作(zuo)用。MgCl?/KCl/NaCl三元鹽由于其較低(di)的(de)(de)熔點、較高的(de)(de)熱容、較低(di)的(de)(de)成本和(he)高達800℃的(de)(de)穩(wen)定性(xing)而成為最有前(qian)途(tu)的(de)(de)化合物之(zhi)一(yi)。由于所有商業選擇的(de)(de)涂層在空氣中(zhong)都會降解，與(yu)外(wai)露式(shi)吸熱器相比，腔體吸熱器在較高的(de)(de)工(gong)作(zuo)溫度下能(neng)最大(da)限度地減少輻射(she)熱損失，因(yin)此(ci)本文選擇了腔體吸熱器。

由(you)于(yu)超臨界(jie)布雷(lei)頓循(xun)環即使(shi)在(zai)(zai)干冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)條件下工作(zuo)，也可(ke)達到高(gao)于(yu)50%的(de)(de)效(xiao)率，因(yin)(yin)此(ci)本文的(de)(de)動力(li)循(xun)環模塊選擇(ze)(ze)超臨界(jie)布雷(lei)頓循(xun)環。因(yin)(yin)為印刷電(dian)路熱(re)交換(huan)器(qi)(PCHE)能夠支持高(gao)壓，所(suo)以常被推(tui)薦使(shi)用(yong)，然而在(zai)(zai)使(shi)用(yong)熔(rong)融鹽(yan)時，其中(zhong)會出(chu)現小通道堵(du)塞的(de)(de)問題。因(yin)(yin)此(ci)，本文提(ti)出(chu)了一種新(xin)型超臨界(jie)CO?布雷(lei)頓動力(li)循(xun)環，其熱(re)量(liang)通過低壓側(ce)(超過85bar)提(ti)供，可(ke)使(shi)用(yong)殼(ke)管式換(huan)熱(re)器(qi)，熔(rong)融鹽(yan)在(zai)(zai)殼(ke)側(ce)流(liu)動，能以更(geng)低的(de)(de)投(tou)資實(shi)現更(geng)高(gao)的(de)(de)緊湊性。且本文研(yan)究了在(zai)(zai)干冷(leng)(leng)(leng)和濕冷(leng)(leng)(leng)兩(liang)種情況(kuang)下，基于(yu)中(zhong)間冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)和再(zai)加(jia)熱(re)的(de)(de)再(zai)壓縮布局的(de)(de)不(bu)同選擇(ze)(ze)。在(zai)(zai)濕冷(leng)(leng)(leng)情況(kuang)下推(tui)薦采用(yong)再(zai)熱(re)方式，其效(xiao)率可(ke)達54.6%，投(tou)資8662美元(yuan)/千瓦(wa)；中(zhong)冷(leng)(leng)(leng)再(zai)熱(re)是干冷(leng)(leng)(leng)的(de)(de)最佳選擇(ze)(ze)，效(xiao)率可(ke)達52.6%，投(tou)資8742美元(yuan)/千瓦(wa)。

圖：新型再壓縮循環

結果討論：

本文研(yan)究了干(gan)冷和濕冷兩種情(qing)況(kuang)(kuang)，前(qian)者在(zai)中(zhong)冷再(zai)熱(re)布置的再(zai)壓縮循(xun)環中(zhong)效率(lv)最(zui)高(gao)，在(zai)300bar的渦輪進(jin)(jin)口(kou)壓力下可達52.6%。不進(jin)(jin)行再(zai)熱(re)(帶(dai)或不帶(dai)中(zhong)間冷卻)的選擇(ze)已經被拋棄，因(yin)為它(ta)們的效率(lv)達不到50%，而帶(dai)中(zhong)間冷卻的再(zai)熱(re)循(xun)環在(zai)225bar時可以達到50%。在(zai)濕冷情(qing)況(kuang)(kuang)下，再(zai)壓縮循(xun)環(既(ji)沒有中(zhong)冷也(ye)沒有再(zai)熱(re))在(zai)250bar時的效率(lv)超(chao)過51%，如果增(zeng)加(jia)再(zai)熱(re)，則(ze)可提(ti)高(gao)到54%以上。

如(ru)果一個(ge)先(xian)進的(de)(de)太(tai)陽能發電廠(chang)設置50%的(de)(de)循(xun)環(huan)效率(lv)的(de)(de)目(mu)標，那(nei)么將首先(xian)考慮(lv)將濕冷情況(kuang)下的(de)(de)再壓縮循(xun)環(huan)在(zai)這項新技術(shu)中進行測試，因(yin)為其與傳(chuan)統(tong)超臨界CO?布雷(lei)頓循(xun)環(huan)(使用管殼式(shi)換熱器的(de)(de)渦輪進口(kou)壓力限制在(zai)200bar)相(xiang)比，降(jiang)低了0.4個(ge)百分點(dian)。再熱可(ke)以減小熔鹽的(de)(de)溫差，增加其儲量(在(zai)潮濕的(de)(de)情況(kuang)下大(da)約(yue)為62%)。對于經濟評(ping)估，所分析的(de)(de)布局方式(shi)的(de)(de)投資范圍(wei)都在(zai)8614至8742美(mei)元/千瓦。

本(ben)文所(suo)提出(chu)的(de)(de)新型循環利用較高(gao)的(de)(de)渦輪(lun)(lun)進(jin)(jin)口壓力來(lai)增加(jia)比功，并以(yi)較高(gao)的(de)(de)壓力來(lai)補償較低(di)的(de)(de)渦輪(lun)(lun)進(jin)(jin)口溫(wen)度。此外，殼管式換(huan)熱(re)(re)器(qi)工作(zuo)壓力的(de)(de)降低(di)可以(yi)顯著降低(di)換(huan)熱(re)(re)器(qi)的(de)(de)投資(zi)成本(ben)。因此，所(suo)提出(chu)的(de)(de)循環能夠(gou)面對(dui)潛(qian)在(zai)的(de)(de)熔鹽堵塞問(wen)題，能夠(gou)實現更(geng)高(gao)的(de)(de)致密性(更(geng)好的(de)(de)動態響應)和(he)更(geng)低(di)的(de)(de)投資(zi)成本(ben)，并保持較高(gao)的(de)(de)效率。