CSPPLAZA光熱發電網報道：12月9日，我國首座5MWe二氧化碳循環發電試驗機組成功投運并順利完成72小時滿負荷試運行，各項指標全面達到設計要求，實現了高標準安全穩定運行。

該機組由中國華能集團歷經七年自主研發制造，系統核心設備國產化率達到100%，也是目前世界上參數最高、容量最大的超臨界二氧化碳循環發電試驗機組。

圖：5MWe二氧化碳循環發電試驗機組（來自中國華能）

項目驗證了超臨界二氧化碳循環發電技術工程轉化的可行性，有望徹底改變傳統熱力發電技術140多年來以水蒸汽為主流工質的發電方式，標志著我國已全面攻克掌握超臨界二氧化碳循環發電整套關鍵核心技術，站在了世界熱力發電技術領域的最前沿。

這是超臨界二氧化碳循環發電技術的一大步，以此為新的起點，下一步的目標是，邁向純綠色的超臨界二氧化碳循環商業化示范電站，而要實現100%的綠色發電，與光熱發電系統的結合則是最具可行性的現實路徑。

華能的布局

2021年4月，華能集團發布格爾木市多能互補一體化基地規劃方案編制技術咨詢服務招標公告，公告顯示，格爾木市多能互補一體化基地初步規劃配套光伏容量300萬千瓦、儲能容量100萬千瓦/200萬千瓦時、搭配5萬千瓦超臨界二氧化碳循環塔式光熱國家級科技示范項目。

華能方面日前亦表示，下一階段，華能將積極推動超臨界二氧化碳循環發電技術在高效光熱、電熱儲能、先進核電和靈活火電等領域的研發與應用，計劃在“十四五”期間建成50兆瓦超臨界二氧化碳循環發電商業示范電站。

由此可見，“十四五”期間，華能集團規劃實現首個5萬千瓦超臨界二氧化碳循環塔式光熱發電項目的落地，一旦成功，對傳統熱力發電技術、對光熱發電技術，都將產生革命性的重大影響。而現在，距離十四五終的2025年底，也就還有4年時間。

技術的革命

華能西安熱工研究院董事長蘇立新介紹，與傳統蒸汽發電相比，二氧化碳循環發電機組具有三大優勢：

一是體積小，同等裝機容量，二氧化碳發電機組體積只有蒸汽機組的1/25；二是效率高，在600℃溫度下，發電效率比蒸汽機組高3～5個百分點；三是污染小，采用二氧化碳機組的燃煤電廠，單位發電量碳排放強度可減少10%。

而如果和光熱發電技術融合，超臨界二氧化碳循環光熱發電技術又將具有何等的優勢？其將可以實現100%的純綠色發電，成為一種可靠穩定的綠色調節電源，更是對現有光熱發電技術體系的重大革命。

更高的運行溫度意味著更高的循環效率、更高效的儲熱、更高的發電效率。

傳統的光熱發電技術采用導熱油或熔鹽為介質，導熱油溫度上限為400℃左右，硝酸鹽則為590℃左右，這限制了光熱發電系統的性能提升。

超臨界二氧化碳循環600到800℃的運行溫度將打破這一溫度壁壘，可以使光熱發電效率提高10%左右。

同時，還可以使系統對工況的改變響應更加迅速，可以適應高頻寬變負荷，更好地發揮靈活性調節優勢。此外，其無水運行的特點也使該技術更加適合我國西北的干旱缺水地區。

國際前沿研發方向

鑒于超臨界二氧化碳循環發電技術的明顯優勢，近年來，美國、法國、日本、韓國等國家的頂級研發機構和電力企業紛紛圍繞該技術開展了一系列基礎研究和產業化布局，力圖搶占該領域的技術主導權。

美國更是將該技術作為未來光熱發電技術迭代升級的重要突破口，“超臨界二氧化碳布雷頓循環系統研發項目”也是美國能源部（DOE）推進的“Sunshot”攻關計劃的重要項目之一。

今年年初，美國桑迪亞實驗室的研究團隊獲得了美國能源部（DOE）撥付的約2500萬美元的資金支持，該筆資金將用于建造一座至少可儲存6小時熱能的1MW超臨界二氧化碳光熱發電示范項目。

該研究團隊選擇利用高溫鋁土礦顆粒作為傳儲熱介質、與超臨界CO2光熱發電系統相結合，旨在實現700℃以上的高工作溫度，同時將光熱發電成本降至5美分/kWh（約合人民幣0.32元/kWh）。

風光大基地的更佳調節電源選擇

隨著我國首座大型二氧化碳循環發電機組的成功投運，在超臨界二氧化碳光熱發電技術研發的賽道上，中國已經成功躍居領先位置。

目前制約光熱發電發展的最大短板就是成本問題，超臨界二氧化碳技術的加持將可大大提升光熱電站的效率，大大降低其成本，同時擁有更佳的調節性能，可實現0～100%全負荷調峰。

當前，為實現雙碳目標，中國已啟動了第一批風光大基地項目，第二批也已經箭在弦上。為了解決風電光伏的間歇性弊病，必須配置調節電源已成為這種大基地項目開發的前提。

憑借可儲能調峰且高度清潔的獨特優勢，目前中國已經啟動了包括1.11GW光熱裝機在內的一批風光熱互補新能源基地項目。

如果超臨界二氧化碳循環光熱發電技術在未來幾年成功邁向商業化，其作為風光大基地的靈活調節電源，競爭力將大大提升，光熱發電也將得以更大規模的部署。

但作為一項創新型的革命性技術，未來要解決的問題定然還有很多，但華能集團今天邁出的一大步，將可以成就未來更大的一大步。

華能西安熱工研究院相關專家已確定將出席1月6日-7日在西安召開的2022中國風光熱互補新能源基地開發大會，并就超臨界二氧化碳循環發電技術的相關議題進行分享，歡迎大家蒞臨交流。

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