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CSPPLAZA光熱發電網報道：12月9日，我國首(shou)座5MWe二氧化碳循環發(fa)電試驗(yan)機組(zu)成(cheng)功投運(yun)并順利完成(cheng)72小時滿負荷試運(yun)行，各項指標(biao)(biao)全面達(da)到設計要求，實現(xian)了高標(biao)(biao)準(zhun)安全穩定運(yun)行。

該機(ji)組(zu)由(you)中(zhong)國華能集團歷經七年自主研發制(zhi)造，系(xi)統核心設備國產化(hua)率達到(dao)100%，也是(shi)目(mu)前(qian)世(shi)界(jie)上參數最(zui)高、容量最(zui)大的超(chao)臨界(jie)二(er)氧化(hua)碳(tan)循環(huan)發電試驗機(ji)組(zu)。

圖(tu)：5MWe二氧化碳循環(huan)發電試驗(yan)機組（來自中(zhong)國華(hua)能）

項目驗證了超臨(lin)界二(er)氧(yang)化碳循環發(fa)電技(ji)(ji)術(shu)工程(cheng)轉化的(de)(de)可(ke)行性，有(you)望徹(che)底改(gai)變傳統熱力發(fa)電技(ji)(ji)術(shu)140多年來以(yi)水蒸汽為主流工質的(de)(de)發(fa)電方式(shi)，標志(zhi)著我(wo)國已全(quan)面(mian)攻克掌握(wo)超臨(lin)界二(er)氧(yang)化碳循環發(fa)電整套關鍵(jian)核(he)心技(ji)(ji)術(shu)，站(zhan)在了世界熱力發(fa)電技(ji)(ji)術(shu)領域的(de)(de)最(zui)前沿。

這是超(chao)臨(lin)界二氧化(hua)碳循環發(fa)電(dian)技術的(de)一(yi)大步(bu)，以此為新的(de)起點，下一(yi)步(bu)的(de)目(mu)標是，邁向純(chun)綠色的(de)超(chao)臨(lin)界二氧化(hua)碳循環商業化(hua)示范電(dian)站，而要實現100%的(de)綠色發(fa)電(dian)，與(yu)光(guang)熱發(fa)電(dian)系統(tong)的(de)結合則是最(zui)具可行性的(de)現實路徑。

華能的布局

2021年(nian)4月，華能(neng)(neng)集團(tuan)發布格爾(er)木(mu)市(shi)多能(neng)(neng)互補一(yi)(yi)體化(hua)基地規(gui)劃(hua)方案編制技(ji)術(shu)咨詢服(fu)務招標公告，公告顯示(shi)，格爾(er)木(mu)市(shi)多能(neng)(neng)互補一(yi)(yi)體化(hua)基地初步規(gui)劃(hua)配套光伏容(rong)量300萬(wan)(wan)千瓦(wa)、儲能(neng)(neng)容(rong)量100萬(wan)(wan)千瓦(wa)/200萬(wan)(wan)千瓦(wa)時、搭配5萬(wan)(wan)千瓦(wa)超臨界二氧化(hua)碳(tan)循環(huan)塔(ta)式光熱國(guo)家級(ji)科技(ji)示(shi)范項目(mu)。

華能(neng)方面日(ri)前亦表示，下一階段，華能(neng)將(jiang)積極(ji)推動超臨(lin)界二(er)氧化碳循環(huan)發(fa)電(dian)(dian)技術在高(gao)效光熱(re)、電(dian)(dian)熱(re)儲能(neng)、先進核電(dian)(dian)和(he)靈活火電(dian)(dian)等領域的研發(fa)與應用(yong)，計劃(hua)在“十四(si)五”期間建成50兆(zhao)瓦超臨(lin)界二(er)氧化碳循環(huan)發(fa)電(dian)(dian)商(shang)業示范電(dian)(dian)站。

由此可(ke)見，“十(shi)四五(wu)”期間(jian)，華能集團規劃實現首個5萬千瓦(wa)超臨界二氧化碳循環塔(ta)式光熱發電項目的(de)落(luo)地，一旦成功，對傳統熱力發電技(ji)術、對光熱發電技(ji)術，都將產(chan)生革命性的(de)重大影(ying)響(xiang)。而現在(zai)，距(ju)離十(shi)四五(wu)終的(de)2025年底，也就還有4年時間(jian)。

技術的革命

華能西安熱(re)工研究院董事長蘇(su)立新介紹，與傳統蒸汽發電(dian)相比，二氧化(hua)碳循(xun)環(huan)發電(dian)機組具有三大優勢：

一是(shi)體積小(xiao)，同等裝機(ji)(ji)容量(liang)，二氧化(hua)碳發(fa)(fa)電(dian)機(ji)(ji)組(zu)體積只有蒸汽機(ji)(ji)組(zu)的(de)1/25；二是(shi)效率高(gao)，在600℃溫度下，發(fa)(fa)電(dian)效率比蒸汽機(ji)(ji)組(zu)高(gao)3～5個百分點；三是(shi)污染(ran)小(xiao)，采用二氧化(hua)碳機(ji)(ji)組(zu)的(de)燃煤電(dian)廠(chang)，單(dan)位(wei)發(fa)(fa)電(dian)量(liang)碳排放(fang)強度可減少10%。

而(er)如果和光熱(re)發(fa)電技術融合，超臨界二氧化碳循環光熱(re)發(fa)電技術又將具有何(he)等的(de)優勢？其將可以實現100%的(de)純綠(lv)(lv)色發(fa)電，成為一(yi)種(zhong)可靠穩(wen)定(ding)的(de)綠(lv)(lv)色調(diao)節電源(yuan)，更是對現有光熱(re)發(fa)電技術體系的(de)重大革(ge)命(ming)。

更(geng)高(gao)的(de)(de)運(yun)行溫度意(yi)味著更(geng)高(gao)的(de)(de)循環效(xiao)率(lv)、更(geng)高(gao)效(xiao)的(de)(de)儲熱、更(geng)高(gao)的(de)(de)發電效(xiao)率(lv)。

傳統的光熱發電技術采用導熱油或熔鹽為介質，導熱油溫度上限為400℃左右，硝酸鹽則為590℃左(zuo)右(you)，這(zhe)限制了光熱發電系統的性能(neng)提升。

超臨界二氧化碳循環600到800℃的運行溫(wen)度將打破這一溫(wen)度壁(bi)壘，可以使光(guang)熱(re)發電效率提高10%左右(you)。

同時，還可(ke)以使系統對工況的(de)改變響應(ying)更(geng)(geng)加迅(xun)速，可(ke)以適(shi)應(ying)高頻(pin)寬變負荷，更(geng)(geng)好地發(fa)揮靈(ling)活性(xing)調節優勢。此(ci)外，其無水(shui)運行的(de)特點也(ye)使該(gai)技術更(geng)(geng)加適(shi)合我國西北的(de)干(gan)旱缺水(shui)地區。

國際前沿研發方向

鑒(jian)于(yu)超臨界二氧(yang)化(hua)碳循環發(fa)電技術(shu)的明(ming)顯優(you)勢(shi)，近年來，美國(guo)、法國(guo)、日本、韓國(guo)等國(guo)家的頂(ding)級(ji)研(yan)發(fa)機(ji)構(gou)和電力(li)企業(ye)紛紛圍(wei)繞該(gai)技術(shu)開展了(le)一系列基礎研(yan)究和產業(ye)化(hua)布局(ju)，力(li)圖搶(qiang)占該(gai)領域的技術(shu)主導權(quan)。

美國更是將該技術作為(wei)未來光熱發(fa)電(dian)技術迭代(dai)升級(ji)的重(zhong)要突破(po)口，“超臨界(jie)二氧化碳布雷頓循環系統研發(fa)項目”也是美國能源部(bu)（DOE）推進的“Sunshot”攻關計劃(hua)的重(zhong)要項目之一。

今年年初，美(mei)(mei)國(guo)桑迪亞實驗(yan)室的(de)(de)(de)研(yan)究團(tuan)隊獲(huo)得了美(mei)(mei)國(guo)能(neng)源部（DOE）撥(bo)付(fu)的(de)(de)(de)約2500萬美(mei)(mei)元的(de)(de)(de)資金(jin)支持(chi)，該(gai)筆資金(jin)將(jiang)用于(yu)建造一座至少可儲存6小時熱(re)能(neng)的(de)(de)(de)1MW超(chao)臨(lin)界二氧化碳光熱(re)發電(dian)示范項目(mu)。

該研(yan)究團(tuan)隊選擇利用高溫鋁土礦顆粒(li)作為(wei)傳儲熱(re)(re)介質、與(yu)超臨界(jie)CO2光熱(re)(re)發(fa)電(dian)系統相(xiang)結合，旨在(zai)實現700℃以上的高工作溫度，同時將光熱(re)(re)發(fa)電(dian)成本(ben)降至(zhi)5美分/kWh（約合人民幣0.32元/kWh）。

風光大基地的更佳調節電源選擇

隨著我國首座大型二氧(yang)化碳循環發(fa)(fa)電(dian)機組的(de)成功(gong)(gong)投(tou)運，在超臨(lin)界二氧(yang)化碳光(guang)熱(re)發(fa)(fa)電(dian)技術研發(fa)(fa)的(de)賽道上，中國已經(jing)成功(gong)(gong)躍居(ju)領先位置。

目前制約光熱發(fa)電(dian)發(fa)展的最(zui)大(da)(da)短板(ban)就是成(cheng)本問題，超臨界二氧化碳(tan)技術的加持將可大(da)(da)大(da)(da)提升(sheng)光熱電(dian)站(zhan)的效率，大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低其(qi)成(cheng)本，同時擁(yong)有更佳的調(diao)節性能，可實(shi)現0～100%全(quan)負荷調(diao)峰。

當前，為(wei)實現雙碳目(mu)標(biao)，中國已啟動了第(di)一批風光(guang)大(da)基(ji)地項目(mu)，第(di)二批也已經箭在(zai)弦上。為(wei)了解決風電(dian)光(guang)伏的(de)間歇性弊病，必須(xu)配置調節電(dian)源已成(cheng)為(wei)這種大(da)基(ji)地項目(mu)開發的(de)前提。

憑借可儲能調峰(feng)且高度清潔的(de)獨特優(you)勢，目前(qian)中國已(yi)經啟動了包括1.11GW光熱裝(zhuang)機(ji)在內的(de)一批風光熱互補新能源基地項目。

如(ru)果超臨界二氧化碳(tan)循環光(guang)熱(re)發(fa)電技術在(zai)未來幾(ji)年成功邁向(xiang)商(shang)業化，其作為風(feng)光(guang)大基地(di)的(de)靈活調節電源(yuan)，競爭(zheng)力將大大提升，光(guang)熱(re)發(fa)電也將得(de)以更大規模的(de)部(bu)署。

但作(zuo)為一項創(chuang)新型的革命性技術，未來(lai)要解決的問(wen)題定然還有很多(duo)，但華能集團今(jin)天邁出的一大步，將可以成就未來(lai)更大的一大步。

華能西(xi)(xi)安熱(re)工(gong)研究(jiu)院相關專家已確定將出席1月(yue)6日-7日在(zai)西(xi)(xi)安召(zhao)開的2022中(zhong)國風光熱(re)互補新能源基地開發大會，并就(jiu)超臨界二氧化碳循(xun)環發電(dian)技術的相關議題進行分享，歡迎大家蒞(li)臨交流(liu)。

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