混动太阳能布莱顿循环和高温太阳能集热器

讲座名称：混动太阳能布莱顿循环和高温太阳能集热器

讲座人：王武军 研究员

讲座时间：5月19日19:30

讲座地点：腾讯会议直播（ID:574 647 039）

讲座人介绍：

王武军，博士，瑞典皇家工学院（KTH）能源工程系终身高级研究员，聚光太阳能实验室的主要创始人之一，Europe Power Solutions AB 兼职工程咨询师， KTH可再生能源硕士项目的必修课程Renewable energy technology 和 Computational Methods in Energy Technology的主要讲师之一。自2008年一直从事聚光太阳能热发电技术的研究，作为项目主管和主要成员参与过多项来自于中国国家自然科学基金，国家863计划，欧盟FP7，瑞典能源署，瑞典创新局以及瑞典产业界的项目，总经费超过四千万瑞典克朗。项目的研究内容包括槽式太阳能集热系统，碟式太阳能布莱顿混合动力系统，碟式太阳能斯特林系统，高温固定床储热系统以及针对快速变工况的柔性燃烧器的开发与系统集成。主持设计并建造了世界上首台基于菲涅尔透镜高强度太阳能模拟器，电功率84千瓦，焦点辐射强度7200倍太阳辐射强度，建成时候规模世界第二，目前仍位列世界前五。瑞典国王古斯塔夫十六世和首相斯特凡·勒文先生于2015年2月份先后参观本实验室并将该装置作为瑞典推进可再生能源进程的典范给于高度评价。开发了世界首台空气射流高温集热器用于碟式太阳能布莱顿混合动力系统，将基于纯金属的集热器的出口空气温度首次提高到950摄氏度以上。针对空气射流高温集热器，开发了一整套逆向设计方法，使得整个设计周期小于一个月。目前在能源领域的顶级期刊以及太阳能领域顶级国际会议发表论文超过30篇。

讲座内容：

聚光太阳能热发电技术是有效地利用太阳能的一种重要途径。与目前广泛应用的太阳能光伏技术相比，聚光太阳能热发电有着其重要的优点。比如热电化多联产实现对太阳能的充分利用，系统所用的材料比较环境友好，可以通过储热或者混动设计实现稳定发电等等。根据热力学定律，热力循环的工作温度越高，其火用(有效能)效率也用高。因此，使用先进聚光以及集热技术来获取高温流动工质就成了聚光太阳能热发电技术的主要发展方向之一。目前常用的热力循环中，布莱顿循环的工作温度最高。通过燃气-蒸汽(或者超临界二氧化碳)联合循环，可以实现超过60% 的热电效率。另外，布莱顿循环的工质为空气，非常易于集成生物质燃烧器，从而通过混动的形式来实现稳定清洁高效的发电功率输出，进而避免了供给侧波动性对电网的冲击 。在混动太阳能布莱顿系统中，高温太阳能集热器和柔性燃烧器是最为核心的技术。目前典型的工业燃气轮机的工作温度大约是在980度 (无叶片主动冷却设计和热障涂层) 和1400 度以上，工作压力在3-30 bar左右。这些严苛的参数对于高温空气集热器的结构材料和设计形成了巨大的挑战。在已发表的结果中，基于金属的空气集热器短期工作最高出口温度大约927度，基于陶瓷的空气集热器的短期工作出口温度大约在1200 度。长期工作的出口温度则距离工业燃气轮机的工作温度更加遥远。本次学术交流主要介绍瑞典皇家工学院能源技术系在空气集热器以及混动太阳能布莱顿循环方面的研究进展，包括集热器概念，设计方法，吸热体材料研究，相关的实验技术以及未来的潜在发展方向。

主办单位：机电工程学院