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国家重点研发计划项目成果!200kW超临界CO₂光热发电系统:中国原创,全球首座

来源:太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国可再生能源学会太阳能热发电专委会《中国太阳能热发电行业蓝皮书2025》

200kW超临界二氧化碳太阳能热发电系统是国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项临界CO₂太阳能热发电关键基础问题研究(基础研究类)项目成果,2024年建成发电。

项目由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟理事长单位——中国科学院电工研究所牵头、王志峰研究员担任首席科学家。项目突破了太阳能高温颗粒吸热、流化床颗粒/二氧化碳换热、200kW级超临界二氧化碳发电机组等核心装备设计制造难题,在全球范围内率先实现包括高焦比聚光场、颗粒吸热器、颗粒/超临界二氧化碳换热器、超临界二氧化碳压缩机透平机组和高速电机在内的超临界二氧化碳太阳能热发电系统运行。

位于北京延庆的超临界二氧化碳太阳能热发电系统

针对科学问题一:高温吸热器设计理论及方法,建立了聚光太阳辐射在柔性不连续颗粒流内的时空协同吸收、转换和传热机理;研制了3种聚光器和包括700℃/1MWth颗粒吸热器在内的4种吸热器;提出了2种高密度能量测量方法。

针对科学问题二:储热放热模式对系统性能的影响机理,探索了熔融盐对金属腐蚀抑制机理;突破高温固体吸热颗粒与sCO₂在变热流、变温度和强变物性条件下的换热特性匹配;研制了包括550℃/1MWth在内的3种储热换热装置。

针对科学问题三:CO₂与透平热功转换过程的相互作用机制,构建高太阳能流、高温、高膨胀比、高比功的高效太阳能热发电系统主要参数本构匹配关系;建立以sCO₂流动为核心的光-热-电能量转化全系统模型;研制了550℃/200kWsCO₂透平发电机组;建立了“光-热-电”实证系统,并实现运行。

《人民日报》(2024年11月29日01版)刊文:我国成功研制出首座超临界二氧化碳光热发电机组,走在世界前列。该发电机组涉及基础理论研究、技术装备开发、系统集成多个环节,凝聚了中国科学院电工研究所、清华大学、山东电建三公司等18家单位的智慧。(详情:人民日报:我国成功研制出首座超临界二氧化碳光热发电机组,走在世界前列)

2025年1~12月,系统核心设备——太阳能颗粒集热器共计运行3174分钟(2025年冬至日工作情况如下图所示)。其中,运行温度600-700℃:195分钟;运行温度500-600℃:1454分钟;运行温度400-500℃:1080分钟;运行温度400℃以下:445分钟。

位于北京延庆的太阳能颗粒集热系统在2025年冬至日工作

特别说明:部分转载或引用蓝皮书中的文字、数据及图片,请务必注明出处。引用格式为:太阳能光热产业技术创新战略联盟等. 中国太阳能热发电行业蓝皮书(2025)[J]. 电工电能新技术,2026,DOI: 10.12067/ATEEE2601019.