美国能源部拨款350万美元支持两项超临界二氧化碳光热发电技术研发

近日，美国西南研究院(SwRI)获得美国能源部350万美元（约合人民币2349万元）的拨款支持，以推动两项光热发电项目的研发工作。

这两个项目都将支持使用超临界二氧化碳（sCO2）作为工质的涡轮发动机热循环，以实现更高效率和更低的发电成本。

在第一个项目（获支持150万美元）中，SwRI将与Vacuum Process Engineering公司合作开发和测试用于sCO2动力循环的紧凑型干冷换热器。干冷减少了电站的用水量，但也降低了动力循环的热电转换效率。SwRI的设计将有效提升sCO2工质的换热效率，从而节约用水量，同时可优化系统的调峰性能。

SwRI旋转机械动力部门经理Tim Allison博士表示，“我们还将在MW级sCO2测试回路中测试该干冷换热系统的性能和可靠性，这一设计可以将冷却成本从168美元/KW降至95美元/KW，同时将光热电站的冷却功耗降低14％。”

在第二个项目（获支持200万美元）中，SwRI将与Eagle Burgmann合作开发用于sCO2动力循环涡轮机械的高温干气密封。配置sCO2动力循环的光热电站需使用机械密封来防止工质泄漏，然而，sCO2动力循环带来的温度和压力增加需要电站更换新材料来达到50％的目标热电转换效率。

SwRI高级研究工程师Jason Wilkes博士表示，“需要用更耐用的部件来替换温度敏感型部件，新密封部件将能耐受超过500℃的高温并实现更高的效率。同时新部件设计更为小巧，这会降低sCO2涡轮机设计的复杂性，并提高系统可靠性和涡轮运行效率。”

据SwRI机械工程部副总裁Danny Deffenbaugh介绍，DOE已陆续拨款支持SwRI开发了包括这两个项目在内的二十多个项目，旨在推进超临界二氧化碳在光热电站中的应用。

2018年，SwRI与美国天然气工艺研究院（Gas Technology Institute），GE全球研究中心和美国能源部国家能源技术实验室合作建设了超临界转化电力（STEP）试验电站。这个全球首个10兆瓦的sCO2电站将展示下一代更高效，更低成本的电力技术。