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2026-02-22 生活百科花椒

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美國當地時間4月8日消息：由美國西南研究院（SwRI）和通用電氣(GE)的工程師組成的團隊，設計、制造并測試了世界上最高溫度的超臨界二氧化碳(sCO2)透平。

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該透平由美國能源部(DOE)太陽能技術辦公室(SETO)提供680萬美元的資金開發，另外還有來自商業合作伙伴通用電氣研究公司(GE Research)、塔爾能源公司(Thar Energy)、電力研究所(Electric Power Research Institute)、沙特阿美服務公司(Aramco Services Company)和海軍核實驗室(Navy Nuclear Laboratory)的300萬美元資金。此外，美國能源部的先進研究項目署-能源(ARPA-E)全光譜優化陽光轉換和利用(FOCUS)計劃提供了財政支持，并擴大了測試計劃，以驗證先進的熱密封。

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SwRI的機械工程師、該項目的首席研究員杰弗里·摩爾(Jeffrey Moore)博士說:“整個10兆瓦透平有桌子那么大，產生的功率密度是所有工業透平中最高的，只有用于航天飛機引擎的渦輪泵能與之匹敵 ?！薄斑@不僅將提高集中太陽能發電廠的效率，還將提高化石和核電站的效率，降低廢熱回收和能源儲存的成本 ?！薄斑@種尺寸小但功力強大的透平可耐受光熱電站的復雜工況，且容量擴展性強，最高可達450MW 。它可使傳統化石燃料發電的電站的運行效率提高2％-4％，相當于每年減少1400萬輛汽車的二氧化碳排放量。
CSP電廠使用鏡子集中太陽能來驅動透平，透平在高壓和高溫下使用工作流體(通常是蒸汽)發電。實現基于超臨界二氧化碳（s-CO2）的系統所需的條件要求SwRI團隊克服許多重大的工程挑戰。

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在過去的五年里，SwRI團隊與SETO和他們的合作者一起創造了一個多級軸流s-CO2透平。合作伙伴GE的研究對透平的設計做出了重要貢獻，特別是在透平轉子的設計上。
s-CO2透平在超過1300℉（704.4℃）的溫度和超過3600 psi（24.8MPa）的壓力下，在大范圍的負荷變化條件下工作，還必須保持高效率、快速啟動時間和處理瞬態熱輸入快速波動的能力。在定制的高壓sCO2測試回路中進行了測試，透平滿足了所有的機械和性能目標，包括全溫度、壓力和速度。

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大多數傳統的CSP系統的熱效率在35%到40%之間。新設計的帶有sCO2動力循環的透平可以接近50%的效率， ”摩爾說。“除了更高效、更劃算的電力，新的透平還將使CSP電廠在經濟上比化石燃料電廠更具競爭力 ?！?br /> 該透平的改進型將安裝在超臨界轉換電力(STEP) 10兆瓦的示范電廠，這是一個耗資1.19億美元的sCO2試驗電廠，目前正在SwRI位于圣安東尼奧的總部建設中。STEP是通過天然氣技術研究所(GTI)、SwRI和通用電氣之間的合作伙伴關系開發的，由美國能源部的國家能源技術實驗室資助。STEP將展示一個完全集成的s-CO2電廠，該電廠發電效率更高，成本更低，碳足跡比傳統電廠更小。
“我們希望證明，我們可以在良好的安全和控制系統下大規模運行， ”工程師道格拉斯·霍費爾(Douglas Hofer)說。
（來源：燃氣輪機動力之源）
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