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        美研發(fā)可提高電廠能源利用率的新型電力系統(tǒng)

        2022-12-05 15:33:38伍浩松,孟雨晨
        國外核新聞 2022年10期
        關(guān)鍵詞:效率

        【世界核新聞網(wǎng)站2022年9月7日報道】美國桑迪亞國家實驗室(SNL)近日成功完成基于閉式布雷頓循環(huán)的新型電力系統(tǒng)測試。該系統(tǒng)可以顯著提高發(fā)電廠的能源利用率,能夠與現(xiàn)有的大型輕水堆和正在研發(fā)的先進反應(yīng)堆配套使用。

        目前的發(fā)電廠都使用以蒸汽為工質(zhì)的朗肯循環(huán),將熱能轉(zhuǎn)化為電能,這一過程可能會發(fā)生約三分之二的能量損失。桑迪亞的新型系統(tǒng)以超臨界二氧化碳為工質(zhì),采用閉式布雷頓循環(huán),運行溫度可達700℃,遠高于傳統(tǒng)朗肯循環(huán),可大幅提高能量轉(zhuǎn)化效率,理論轉(zhuǎn)化效率可達50%。

        在桑迪亞研發(fā)的系統(tǒng)中,二氧化碳氣體將連續(xù)循環(huán)流動(詳見圖1):通過渦輪增壓、加熱和膨脹進行發(fā)電,然后在換熱器中冷卻,接著返回壓縮機完成循環(huán)。在測試過程中,研究人員使用電加熱器將超臨界二氧化碳加熱至316°C,然后利用閉式布雷頓循環(huán)向柯特蘭(Kirtland)空軍基地電網(wǎng)供電。此次測試實現(xiàn)了以最高10千瓦功率持續(xù)供電50分鐘。

        圖1 桑迪亞國家實驗室閉式布雷敦循環(huán)測試回路

        研究團隊將對這一系統(tǒng)進行改進,使其能在更高溫度下運行,目標(biāo)是在2024 年秋示范一座1000千瓦超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)。

        這一項目獲得了美國能源部“超臨界轉(zhuǎn)化發(fā)電計劃”(STEP)的支持。STEP計劃由核能辦公室、化石能源和碳管理辦公室以及能源效率和可再生能源辦公室聯(lián)合資助。

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