美國能源部日前授予西南研究院(SwRI)一筆490萬美元的資金，支持其制造和測試適用于光熱發(fā)電項目的一種高效的超臨界二氧化碳循環(huán)的熱氣體透平膨脹機，和一種新型熱交換器。

該筆資金同樣由SunShot計劃支持，SwRI將與沙特阿美公司、Bechtel Marine Propulsion公司、EPRI電力研究院、通用電氣GE和Thar能源公司共同開展該項目。

事實上，獲得SunShot計劃支持的超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電技術(shù)研發(fā)項目并不僅這一個，此前已經(jīng)有多個相關(guān)項目獲得支持。SwRI機械工程部門的項目總監(jiān)KlausBrun博士說，“該項目是能源部支持的8個超臨界二氧化碳循環(huán)研發(fā)項目之一。”

高效的超臨界二氧化碳循環(huán)需要熱氣體透平膨脹機運行在較高的溫度和壓力之上，在較為廣泛的負載條件下，維持高效運行，并能夠應(yīng)對太陽能熱量輸入的快速波動，同時能夠快速啟動，優(yōu)化電站的在線運行。除了太陽能發(fā)電，超臨界二氧化碳循環(huán)在廢熱發(fā)電、核電和化石燃料發(fā)電領(lǐng)域事實上也有一定的應(yīng)用潛力。

SwRI機械工程部門的機械動力學(xué)博士Jeff Moore表示，“在過去兩年內(nèi)，SwRI和其多個合作方已經(jīng)開發(fā)了一種高效的、多級軸向的超臨界二氧化碳熱氣體透平膨脹機，并設(shè)計了一個MW級的原型機。”在此基礎(chǔ)上，他們將探索并研發(fā)適用于光熱發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。

該項目的第二個目標是優(yōu)化設(shè)計一種緊湊型的熱交換器，同樣為超臨界二氧化碳循環(huán)系統(tǒng)開發(fā)，優(yōu)化的目的是為了降低成本。

上述兩個研發(fā)目標的實現(xiàn)有助于SunShot計劃6美分/kWh的光熱度電成本目標的實現(xiàn)，預(yù)計這種超臨界二氧化碳循環(huán)光熱發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率可超過50%，整體系統(tǒng)建設(shè)成本在1200美元/kW以下。相對于傳統(tǒng)的基于朗肯蒸汽循環(huán)的光熱發(fā)電系統(tǒng)35%的轉(zhuǎn)化效率有很大提升。

該項目將分為兩個階段，預(yù)計到2016年中期完成。SunShot計劃的時間節(jié)點2020年距今還有5年，要實現(xiàn)6美分/kWh的度電成本目標，光熱發(fā)電行業(yè)需要加快進度。