講座名稱：混動太陽能布萊頓循環(huán)和高溫太陽能集熱器

講座人：王武軍 研究員

講座時間：5月19日19:30

講座地點：騰訊會議直播（ID:574 647 039）

講座人介紹：

王武軍，博士，瑞典皇家工學(xué)院（KTH）能源工程系終身高級研究員，聚光太陽能實驗室的主要創(chuàng)始人之一，Europe Power Solutions AB 兼職工程咨詢師， KTH可再生能源碩士項目的必修課程Renewable energy technology 和 Computational Methods in Energy Technology的主要講師之一。自2008年一直從事聚光太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研究，作為項目主管和主要成員參與過多項來自于中國國家自然科學(xué)基金，國家863計劃，歐盟FP7，瑞典能源署，瑞典創(chuàng)新局以及瑞典產(chǎn)業(yè)界的項目，總經(jīng)費超過四千萬瑞典克朗。項目的研究內(nèi)容包括槽式太陽能集熱系統(tǒng)，碟式太陽能布萊頓混合動力系統(tǒng)，碟式太陽能斯特林系統(tǒng)，高溫固定床儲熱系統(tǒng)以及針對快速變工況的柔性燃燒器的開發(fā)與系統(tǒng)集成。主持設(shè)計并建造了世界上首臺基于菲涅爾透鏡高強度太陽能模擬器，電功率84千瓦，焦點輻射強度7200倍太陽輻射強度，建成時候規(guī)模世界第二，目前仍位列世界前五。瑞典國王古斯塔夫十六世和首相斯特凡·勒文先生于2015年2月份先后參觀本實驗室并將該裝置作為瑞典推進可再生能源進程的典范給于高度評價。開發(fā)了世界首臺空氣射流高溫集熱器用于碟式太陽能布萊頓混合動力系統(tǒng)，將基于純金屬的集熱器的出口空氣溫度首次提高到950攝氏度以上。針對空氣射流高溫集熱器，開發(fā)了一整套逆向設(shè)計方法，使得整個設(shè)計周期小于一個月。目前在能源領(lǐng)域的頂級期刊以及太陽能領(lǐng)域頂級國際會議發(fā)表論文超過30篇。

講座內(nèi)容：

聚光太陽能熱發(fā)電技術(shù)是有效地利用太陽能的一種重要途徑。與目前廣泛應(yīng)用的太陽能光伏技術(shù)相比，聚光太陽能熱發(fā)電有著其重要的優(yōu)點。比如熱電化多聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)對太陽能的充分利用，系統(tǒng)所用的材料比較環(huán)境友好，可以通過儲熱或者混動設(shè)計實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電等等。根據(jù)熱力學(xué)定律，熱力循環(huán)的工作溫度越高，其火用(有效能)效率也用高。因此，使用先進聚光以及集熱技術(shù)來獲取高溫流動工質(zhì)就成了聚光太陽能熱發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。目前常用的熱力循環(huán)中，布萊頓循環(huán)的工作溫度最高。通過燃氣-蒸汽(或者超臨界二氧化碳)聯(lián)合循環(huán)，可以實現(xiàn)超過60% 的熱電效率。另外，布萊頓循環(huán)的工質(zhì)為空氣，非常易于集成生物質(zhì)燃燒器，從而通過混動的形式來實現(xiàn)穩(wěn)定清潔高效的發(fā)電功率輸出，進而避免了供給側(cè)波動性對電網(wǎng)的沖擊 。在混動太陽能布萊頓系統(tǒng)中，高溫太陽能集熱器和柔性燃燒器是最為核心的技術(shù)。目前典型的工業(yè)燃氣輪機的工作溫度大約是在980度 (無葉片主動冷卻設(shè)計和熱障涂層) 和1400 度以上，工作壓力在3-30 bar左右。這些嚴苛的參數(shù)對于高溫空氣集熱器的結(jié)構(gòu)材料和設(shè)計形成了巨大的挑戰(zhàn)。在已發(fā)表的結(jié)果中，基于金屬的空氣集熱器短期工作最高出口溫度大約927度，基于陶瓷的空氣集熱器的短期工作出口溫度大約在1200 度。長期工作的出口溫度則距離工業(yè)燃氣輪機的工作溫度更加遙遠。本次學(xué)術(shù)交流主要介紹瑞典皇家工學(xué)院能源技術(shù)系在空氣集熱器以及混動太陽能布萊頓循環(huán)方面的研究進展，包括集熱器概念，設(shè)計方法，吸熱體材料研究，相關(guān)的實驗技術(shù)以及未來的潛在發(fā)展方向。

主辦單位：機電工程學(xué)院