
超临界二氧化碳热功转换技术取得重大突破,中国团队成果斐然
超临界二氧化碳热功转换关键技术作为一种以超临界二氧化碳为工质进行热功转换的新技术,正逐渐展现出其在能源领域的巨大潜力。
当二氧化碳温度超过 31℃,压力升高至 73 个大气压以上,便会进入超临界状态。此时的二氧化碳兼具液体高密度和气体低粘性的优点,不仅做功能力更强,而且对环境排放的热量更少,这为其高效搬运能量奠定了基础。该技术通过布雷顿循环实现新型能量转换,具体流程为:先利用压缩机快速提升二氧化碳的压力,随后二氧化碳在热源处吸收热量,接着进入膨胀机将能量转换为机械能,最后通过发电机将机械能转化为电能,超临界二氧化碳在系统中循环流动,持续完成能量转换。
在中国,中国核动力研究设计院等单位的团队在该技术研发进程中取得了一系列令人瞩目的成果。他们发明了超临界二氧化碳能量传递技术工程化的工业母机,具备了全系统与微通道换热器、压缩机、透平机等关键设备的成套研制能力。2018 年,国内首座超临界二氧化碳布雷顿发电系统研制成功;2019 - 2020 年间,先后实现全球首次兆瓦级超临界二氧化碳系统满功率稳定发电、建成基于再压缩循环的兆瓦级超临界二氧化碳发电系统;到 2021 年,系统效率较 2019 年提升 30%,实现了该技术的全球领先。
此外,团队还打造了国际首款基于 Modelica 语言规范的先进核能系统统一建模与分析平台(NUMAP),为项目辅助工程设计与数字孪生体构建提供了有力保障。这些成果不仅体现了中国在超临界二氧化碳热功转换技术领域的强大实力,也为全球能源领域的高效、可持续发展提供了新的思路和解决方案。随着该技术的不断发展和完善,有望在更多领域得到广泛应用,为能源革命注入新的动力。
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