原子力研究院：“超临界二氧化碳发电，国内首次实现‘转折点’”

by Jeong Ilwoong

Published 23 Oct.2024 09:23(KST)

超临界二氧化碳发电系统已达到电力生产分界点。在发电系统中，实现分界点意味着已经具备实质性的发电能力。尤其是超临界二氧化碳发电系统作为下一代高效率发电系统备受关注，美国和中国等发达国家也在为实现分界点展开激烈的研发竞争。

韩国原子力研究院（以下简称原子力研）23日表示，Cha Chaeun博士研究团队在完成“超临界二氧化碳发电系统”开发之后，又首次在国内成功实现了生产电力大于输入电力的分界点。

自研究团队着手试验性开发研究以来，历时4年达成分界点，确立了在发电系统中产生净输出的基准点和运行技术。在完全密闭式超临界二氧化碳发电系统领域，原子力研已掌握了世界最高水平的技术，意义重大。

为进行超临界二氧化碳发电系统试验，现场安装了压缩机、压缩机驱动涡轮机、动力涡轮机等透平设备。韩国原子能研究院提供

超临界二氧化碳发电是利用同时具有液体和气体性质的超临界状态二氧化碳来发电。要使二氧化碳达到超临界状态，高温和高压是必不可少的。超临界二氧化碳发电系统的核心部件包括：将二氧化碳加压的“压缩机”、驱动压缩机的“驱动涡轮机”，以及利用二氧化碳发电的“发电用涡轮机”。

研究团队首先开发了用于带动压缩机运转的“驱动涡轮机”，并将其追加安装在系统内部，使压缩机得以运转。

随后，通过压缩机驱动涡轮机对二氧化碳进行循环和压缩，再在逐步提高外部热源温度和二氧化碳流量的条件下对系统进行验证，确认达到了系统所产生的电力大于输入电力的“电力生产分界点”。

也就是说，一个在外部热源配合下，由系统内部自供二氧化碳压缩动力来发电的系统已经建成。

此前，研究团队在去年4月已成功利用超临界二氧化碳发电生产出100千瓦电力。当时研究团队重点验证了负责发电的“动力涡轮机”，通过外部电机驱动二氧化碳压缩机，在超临界状态下确认了发电系统的发电能力。

一般而言，电功率在兆瓦电级以下的超临界二氧化碳发电系统，需要做到能装入一辆20~40吨级拖车的体积，才能具备竞争力。

这类发电系统的体积仅为传统蒸汽发电系统的1/10至1/20，具有足够小型化的特点和优势，可与下一代反应堆、太阳能热发电、船舶废气余热、燃煤火电等热源配套使用。

处于超临界状态的二氧化碳密度高似液体，用来驱动涡轮机的力量比普通水蒸气更强，有利于缩小动力系统的体积。此外，由于同时具备气体特性，其摩擦等造成的损失较小，且不存在腐蚀问题，这些都是优势所在。

Cha博士（首席研究员）表示：“原子力研以此次分界点达成试验为基础，已经迈入能够在国内率先成功开发密闭式高效率超临界二氧化碳发电系统技术的阶段。原子力研将实现总输出500千瓦的目标，并将继续开展研究，开发兆瓦级发电系统。”

另外，本次研究由原子力研究院主导的联合体（Jinsol Turbomachinery股份有限公司、韩国科学技术院、浦项工科大学等参与）共同完成。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。