西班牙:用于塔式太陽能熱發電的新型超臨界CO?再壓縮布雷頓功率循環

時間:2020-08-12 10:40來源:AEii國際應用能源

  近日,西班牙Comillas Pontifical University和Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)研究人員在《Applied Energy》期刊上發表論文《用于塔式太陽能熱發電的新型超臨界CO?再壓縮布雷頓功率循環(A novel supercritical CO? recompression Brayton power cycle for power tower concentrating solar plants)》。

  論文評估了高溫熔融鹽濃縮太陽能熱發電的可行性提出了具有低壓側供熱的新型s-CO? 雷頓循(Brayton)功率循環;指出新穎的循環可避免使用管殼式熱交換器造成堵塞問題;提出了一種空腔接收器,其可以在高溫下工作以最小化輻射損耗;并估算符合《太陽能第3代示范路線圖》投資。

  摘要:
  配置了儲熱單元的聚光塔式太陽能發電系統具有較好的調控特性,有助于推動經濟社會的低碳式發展。將選用MgCl2/KCl/NaCl三元熔鹽作為儲熱材料,其具有低熔點、高比熱容和價廉等優勢,且高溫熱穩定性仍較好(800°C)。接收器采用腔體型結構,與外置式接收器相比其在高溫下的熱輻射損失更低,還能避免選擇吸收性涂層材料暴露在空氣中被降解。另外,以超臨界布雷頓循環作為發電循環,即便采用空冷冷凝方式,其發電效率通常也能高于50%。
  為適應布雷頓循環的高壓工作環境,通常采用印刷電路式換熱器以提高換熱單元的承壓能力,然而,在進行熔融鹽換熱式時,印刷電路式換熱器內的微小通道會出現堵塞等問題。為此,本文提出了一種新型s-CO?布雷頓循環結構,在低壓側(超過85 bar)采用管殼式熱交換器以提供高溫熱源,將提升換熱器結構緊湊性并降低投資成本。另外,針對空冷和濕冷兩種不同的冷凝方式,本文對含有中間冷卻和再熱的再壓縮循環特性進行了分析。對于濕式冷凝方案建議采用再熱循環,其效率將達到54.6%,單位投資為8662 $/kWe;而包含間冷的再熱循環更適合于空冷冷凝方案,其效率和投資分別為52.6%和8742 $/kWe。
  圖文導讀:
Fig. 2. Split expansion layout
Fig. 6. Heating and cooling loops
Fig. 7. Receiver cross-section view (left) and fluid flow configuration in the absorber surface
Fig. 9. Performances of different layouts when dry cooling is used
Fig. 15. Investment (fixed capital investment) breakdown of the selected options.
  原文地址:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261920301562

注:本文章轉載自AEii國際應用能源,不代表本網觀點立場。

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