为何首航敦煌10MW塔式电站拟进行超临界CO₂循环技术改造？

 CSPPLAZA光热发电网报道：5月22日，北京首航艾启威节能技术股份有限公司（以下简称“首航节能”）发布公告称，首航节能与法国电力公司（以下简称“法国电力”）、EDF（中国）投资有限公司（以下简称“EDF”）针对敦煌太阳能光热电站实施超临界二氧化碳发电示范电站合作研究事宜签订合作协议。

公告原文称，这次合作目标是通过超临界二氧化碳循环改造首航节能敦煌10MW光热示范电站，并且为了进一步开发这项技术以及确保关键相关专业技术进行完成预备的各项试验活动。

首航节能敦煌10MW光热示范电站是全球第三座、亚洲第一座可实现24小时连续发电的光热电站，采用熔盐塔式技术路线，储热时长达15h。该项目于2014年8月开工，于2016年12月26日投运。

首航节能此次决定对其10MW光热项目进行改造,缘于超临界二氧化碳循环技术的潜在优势。

首航节能发面表示，此次签约将为双方光热发电业务发展奠定基础，并有利于加快超临界二氧化碳光热发电新技术的商业化开发进程，促进未来光热发电项目成本更低、适用范围更广。

超临界二氧化碳是一种气态和液态并存的流体，密度接近于液体，粘度接近于气体，扩散系数约为液体的100倍。其特点是临界条件容易达到，化学性质不活泼，无色无味无毒，安全，价格便宜，纯度高，易获得。

超临界CO₂循环系统则是一种高级电力循环系统，其采用二氧化碳作为工作介质、在封闭的布雷顿热力循环中做功，热电转换效率远高于以蒸汽作为工作介质的传统蒸汽轮机和以燃气为介质的燃气轮机。

超临界CO₂循环系统采用的超临界CO2透平是一种以超临界CO2为工质的基于布雷顿循环原理的动力发电设备，是一种比传统蒸汽轮机更为先进的发电装备，作为一种外燃机，其也可采用太阳能作为热源，由此也诞生了基于超临界CO2循环的光热发电技术。

超临界CO2透平体积小、重量轻、可以不用水、可显著降低成本，适合荒漠缺水地区的应用，是太阳能光热发电的理想选择，使用CO2做工质时，不存在工质冻结的问题，管路上不用电伴热，施工简单，并可显著降低成本。

此前一些预测性的研究和分析结果显示，超临界CO₂的应用预期可以帮助光热发电实现10%左右的LCOE成本削减，是光热发电技术具有革命性发展潜力的重要方向。在SunShot计划的支持下，包括Brayton能源公司、美国国家可再生能源实验室、西南研究所等多家单位都获得了资金支持研究与此相关的技术。

其应用于太阳能光热发电系统可实现效率的显著提升。系统仅需要较低的热量即可启动发电机、其应对负荷变化调整迅速、支持快速启停，这些优点是普通发电系统所无法比拟的。SolarReserve首席技术官Bill Gould曾表示，此种技术对光热发电站启动过慢的缺陷是一种有益的改善。

本次与首航节能签约的法国电力在超临界CO₂系统研究方面拥有丰富的经验。法国电力集团中国研发中心技术总监YannLe Moullec曾于2015年出席CSPPLAZA年会，并在演讲中分析了超临界二氧化碳循环光热发电技术的应用、前景与挑战。他表示：“CSP的效率有待于提高，超高临界技术可以为我们带来10%效率的提高，也可以减少10%的定日镜的数量，也会把整个电源模块的成本也减少10%，电源模块量减少50%，相当于节省了60%的成本。”

此项合作将实现超临界二氧化碳循环技术在中国的首次实际电站运行测试，其最终应用效果如何，值得期待。如公告所述，若超临界二氧化碳发电循环技术改造完成、达到设计标准并可以商业化推广，将有可能对光热发电行业的发展产生重大影响。

日前，YannLe Moullec已确定再次出席即将于6月20~22日在北京国际饭店举办的第五届中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会并参与大会的议程环节。届时，他将向与会嘉宾分享EDF在超临界二氧化碳循环光热发电技术方面的研发成果，以及与首航节能此项合作的发展规划。