近日，西班牙Comillas Pontifical University和Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)研究人员在《Applied Energy》期刊上发表论文《用于塔式太阳能热发电的新型超临界CO₂再压缩布雷顿功率循环（A novel supercritical CO₂ recompression Brayton power cycle for power tower concentrating solar plants）》。
论文评估了高温熔融盐浓缩太阳能热发电的可行性提出了具有低压侧供热的新型s-CO₂ 雷顿循（Brayton）功率循环；指出新颖的循环可避免使用管壳式热交换器造成堵塞问题；提出了一种空腔接收器，其可以在高温下工作以最小化辐射损耗；并估算符合《太阳能第3代示范路线图》投资。
摘要：
配置了储热单元的聚光塔式太阳能发电系统具有较好的调控特性，有助于推动经济社会的低碳式发展。将选用MgCl2/KCl/NaCl三元熔盐作为储热材料，其具有低熔点、高比热容和价廉等优势，且高温热稳定性仍较好（800°C）。接收器采用腔体型结构，与外置式接收器相比其在高温下的热辐射损失更低，还能避免选择吸收性涂层材料暴露在空气中被降解。另外，以超临界布雷顿循环作为发电循环，即便采用空冷冷凝方式，其发电效率通常也能高于50%。
为适应布雷顿循环的高压工作环境，通常采用印刷电路式换热器以提高换热单元的承压能力，然而，在进行熔融盐换热式时，印刷电路式换热器内的微小通道会出现堵塞等问题。为此，本文提出了一种新型s-CO₂布雷顿循环结构，在低压侧（超过85 bar）采用管壳式热交换器以提供高温热源，将提升换热器结构紧凑性并降低投资成本。另外，针对空冷和湿冷两种不同的冷凝方式，本文对含有中间冷却和再热的再压缩循环特性进行了分析。对于湿式冷凝方案建议采用再热循环，其效率将达到54.6%，单位投资为8662 $/kWe；而包含间冷的再热循环更适合于空冷冷凝方案，其效率和投资分别为52.6%和8742 $/kWe。
图文导读：
Fig. 2. Split expansion layout
Fig. 6. Heating and cooling loops
Fig. 7. Receiver cross-section view (left) and fluid flow configuration in the absorber surface
Fig. 9. Performances of different layouts when dry cooling is used
Fig. 15. Investment (fixed capital investment) breakdown of the selected options.
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