6月16日，「光熱聯(lián)盟講堂」第五期線上講座開講。瑞典皇家工學(xué)院（KTH）能源技術(shù)系副教授、博導(dǎo)，聚光太陽能實驗室的主要創(chuàng)始人之一——王武軍博士應(yīng)邀開講，圍繞《混動太陽能布雷頓循環(huán)和空氣射流高溫太陽能吸熱器》作專題分享。講座由太陽能光熱聯(lián)盟洪松副秘書長主持。

王武軍博士介紹，KTH實驗室作為北歐聚光太陽能領(lǐng)域的重要科研平臺，配備全球獨(dú)有的菲涅爾透鏡式84千瓦太陽能模擬器，峰值輻射強(qiáng)度接近7.7兆瓦每平方米，溫控精度位居國際前列。結(jié)合大功率空壓機(jī)、高溫空氣加熱器及合作企業(yè)提供的試驗樣機(jī)，整套完備的試驗體系，為技術(shù)研發(fā)筑牢硬件基礎(chǔ)。

目前，聚光太陽能分為線聚焦、點(diǎn)聚焦兩大路線，團(tuán)隊主攻碟式點(diǎn)聚焦系統(tǒng)。提升運(yùn)行溫度是行業(yè)升級關(guān)鍵，既能提高朗肯循環(huán)效率，適配工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)高溫工況，也可充分釋放超臨界二氧化碳發(fā)電循環(huán)的性能優(yōu)勢。傳統(tǒng)并聯(lián)式布雷頓循環(huán)存在先天缺陷，高溫閥門易造成燃燒失穩(wěn)、設(shè)備損壞。對此，團(tuán)隊創(chuàng)新研發(fā)串聯(lián)式混動系統(tǒng)，通過后置燃燒器補(bǔ)燃提溫，省去高精度氣流分配閥門，從結(jié)構(gòu)上破解行業(yè)長期存在的技術(shù)難題。

核心裝備的技術(shù)突破是本次分享的重點(diǎn)。針對傳統(tǒng)吸熱器溫差大、抗熱沖擊差、加工困難等短板，團(tuán)隊將沖擊射流傳熱技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計，打造出軸流式、徑流式兩款新型吸熱器。該設(shè)計可有效均衡表面溫度，配合自研逆向設(shè)計方法，大幅縮短研發(fā)周期。實測表明，金屬基沖擊射流吸熱器出口溫度可達(dá)950℃，930℃工況下可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超百小時，綜合性能優(yōu)異。

配套載荷柔性燃燒器也完成全方位優(yōu)化，通過增設(shè)引燃火焰、冷卻防護(hù)結(jié)構(gòu)、軸向浮動設(shè)計等舉措，解決高溫進(jìn)氣引發(fā)的積碳、回火、火焰不穩(wěn)等問題。在太陽能負(fù)載全區(qū)間切換工況下，設(shè)備出口溫度可穩(wěn)定控制在合理范圍，運(yùn)行安全可靠。

在材料研發(fā)方面，團(tuán)隊將MAX Phase復(fù)合材料引入光熱吸熱場景，該材料可耐受1200℃以上熱沖擊，搭配專用涂層后實現(xiàn)高太陽光吸收率與強(qiáng)熱穩(wěn)定性；氧化鋁涂層則有效降低腔體光損耗，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)能效。

講座互動環(huán)節(jié)，中國科學(xué)院電工研究所王志峰研究員結(jié)合實地參觀體驗，就MOF材料在高溫空氣吸熱器中的應(yīng)用前景展開提問。他指出，MOF材料比表面積巨大，多用于空氣取水等場景，業(yè)內(nèi)鮮有將其用于500℃以上高溫吸熱器的案例，希望探討其與熱化學(xué)結(jié)合的可能性。王武軍博士回應(yīng)，MOF屬于有機(jī)金屬框架結(jié)構(gòu)，高溫環(huán)境下有機(jī)組分易碳化損毀，目前僅適用于500至600℃區(qū)間，可負(fù)載催化劑探索熱化學(xué)應(yīng)用，是極具潛力的前沿方向。同時他補(bǔ)充，團(tuán)隊布局的MAX Phase材料抗熱沖擊能力突出，在高溫光熱領(lǐng)域擁有廣闊發(fā)展空間，雙方也表達(dá)了后續(xù)合作的意愿。

面向未來，研究團(tuán)隊將加快推進(jìn)布雷頓循環(huán)工程示范，攻堅千攝氏度級高溫吸熱器、高溫空氣儲熱等技術(shù)，并探索與塔式光熱、超臨界二氧化碳發(fā)電、高溫?zé)峄瘜W(xué)等領(lǐng)域的融合應(yīng)用。

此次分享全面展示了海外前沿技術(shù)成果，為國內(nèi)光熱產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供了參考思路。技術(shù)進(jìn)階永無止境，歡迎業(yè)內(nèi)同仁交流探討、互學(xué)互鑒，共同推動太陽能光熱產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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