为更好地服务太阳能光热产业技术创新战略联盟（简称：太阳能光热联盟）理事单位，以及中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会会员，太阳能光热联盟特别举办「光热联盟讲堂」系列专业讲座活动。
第五期讲座将邀请瑞典皇家工学院（KTH) 能源技术系副教授、博导，聚光太阳能实验室的主要创始人之一王武军博士，他将主要介绍瑞典皇家工学院能源技术系在空气射流高温太阳能吸热器以及混动太阳能布雷顿循环方面的研究进展，包括吸热器概念，设计方法，吸热体材料，载荷柔性燃烧器，以及相关的新型实验装备以及未来的潜在发展方向。
题目: 混动太阳能布雷顿循环和空气射流高温太阳能吸热器
摘要：提升太阳能集热温度以适应先进高效热力循环和工业高温热过程是太阳能热利用领域的重点研究方向之一。常用的热力循环中，以空气为工质的布雷顿循环的工作温度最高，可通过燃气-蒸汽(或者超临界CO2)联合循环实现60% 以上的热电效率。另外，该技术还易于集成载荷柔性燃烧器并通过混动的形式来实现稳定电力输出，进而避免了太阳能间歇性对电网的冲击。在混动太阳能布雷顿系统中，高温太阳能吸热器和柔性燃烧器是最为核心的技术。目前典型的工业燃气轮机的工作温度大约是在980度 (无叶片主动冷却设计和热障涂层) 和1400 度以上，工作压力在3-30 bar左右。这些严苛的参数对高温空气集热器的设计提出了巨大的挑战。目前出口空气温度超过900 ℃ 的吸热器均采用陶瓷吸热体，但由于陶瓷较差的机械性能和加工性能，这些集热器仍处于实验阶段，暂无大型化的可行性。金属基空气吸热器则受限于现有耐热合金的工作温度，内部非均匀热流以及换热设计，出口温度长期徘徊在800 ℃ 左右，远远无法满足燃气轮机以及一些工业高温热过程的要求。其中关键问题在于传统的金属基太阳能空气吸热器通常采用常规对流换热设计，相对均匀的换热系数分布无法匹配吸热体上非均匀热流分布，使得吸热体内部存在超过400 ℃ 的巨大温差。针对这一关键问题，本人团队通过将空气冲击射流换热技术直接用于冷却吸热体的高热流密度区，有效地改进了吸热体表面温度均匀性。目前，该空气射流吸热器已将金属基太阳能吸热器的的长期工作温度纪录提高到了930 ℃以上，同时将吸热体表面温差控制在150 ℃以内。此外，本人团队还成功研发了一种新型载荷柔性燃烧器，并对其与空气射流高温太阳能吸热器串联布置混动系统的动态性能进行了测试。结果表明，该燃烧器可在任何太阳能输入比例工况间快速切换并保持出口温度稳定在914.5±10 ℃ 区间。
王武军，博士，瑞典皇家工学院（KTH）能源技术系副教授、博导（Docent），聚光太阳能实验室主要创始人之一，瑞典电工标准化委员会 SEK 会员，European Power Solutions AB 兼职工程咨询师。主要从事太阳能高效清洁利用领域的研究，以项目主管及核心成员身份参与多项欧盟 H2020、瑞典能源局、瑞典创新局、瑞典产业界、中国国家自然科学基金、中国国家 863 计划项目，项目总经费超 6000 万瑞典克朗。研究内容涵盖槽式太阳能集热系统、碟式太阳能布雷顿混合动力系统、碟式太阳能斯特林系统、高温固定床储热系统及载荷柔性燃烧器的研发与系统集成。
他主持设计并建成世界首台基于菲涅尔透镜的高强度太阳能模拟器，设备电功率 84 kW，焦点辐射强度 7.2 MW/m²，建成时规模位列世界第二，该成果获得瑞典国王卡尔十六世・古斯塔夫及时任首相斯特凡・勒文的表彰。
团队研发出世界首台适用于碟式太阳能布雷顿混合动力系统的空气射流高温集热器，将金属基太阳能空气集热器出口风温提升至 930℃以上；研制出全球首台基于双路阻塞流喷嘴的高温高精度压力控制器，并依托该设备搭建燃气轮机模拟器，用于太阳能布雷顿循环核心部件的稳态与瞬态性能测试。在高温吸热体材料领域，他首次将 MAX 相材料应用于太阳能高温吸热体；在光伏系统优化方向，提出一套基于历史气象数据的高纬度寒冷地区光伏系统精准优化模型，可使瑞典地区光伏发电量提升 5% 以上。
目前，他在能源领域顶刊及太阳能领域顶级国际会议累计发表论文 80 余篇，还参与制定国际电工委员会（IEC)三项国际标准。
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