徐进良教授承担的国家重点研发计划项目取得阶段性成果

   日前，由我校电站能量传递转化与系统教育部重点实验室主任、能源动力与机械工程学院教授徐进良牵头的国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项部署的“超高参数高效二氧化碳燃煤发电基础理论与关键技术研究”项目，最终完成发电效率51%的1000MW级系统概念设计，为逐步推进大容量S-CO₂燃煤发电系统示范及应用奠定理论与技术基础，为实现碳达峰、碳中和做出重要贡献。

   近日，徐进良教授接受《科技日报》采访，介绍该项目取得的突破进展时指出，超临界二氧化碳煤炭发电（简称sCO₂发电）相比于水蒸气发电机组，具有明显效率优势，减少了CO₂排放。同时，sCO₂发电机组设备少，体积小，机组惯性小，非常灵活，可实现快速升降负荷，这对于水蒸气发电来说是难以实现的。sCO₂发电对于平衡电网负荷波动，保持供给侧和需求侧平衡，具有重要意义，是未来发展方向。

   该项目实施分两个阶段，第一阶段在sCO₂发电循环热力系统的构建上取得突破性进展，提出了锅炉模块化设计以及能量复叠利用原理，彻底解决循环构建方面的难题。第二阶段在关键部件能量传递转化上取得突破。最典型的是发现超临界流体的不均匀物质结构，颠覆了超临界流体具有均匀流体结构的常规认知，这一发现大幅提高了关键设备设计精度并保证安全。

   项目关于超临界不均匀物质结构的研究引起国际学术界关注，美国学者在发表的论文中，长篇幅正面引用及评价了本项目工作。本项目成果指导我国建设的小容量超临界二氧化碳煤炭机组的研发，指导了华北电力大学建立的超高参数二氧化碳实验设施的建设。

   徐进良教授介绍，项目实施过程中不以发表论文和专利为指挥棒，以能真正解决关键科学技术问题为检验成果的标准。实施“放管服”政策，让科研人员有更多时间思考科学技术问题和做研究，提高了研发效率。实行挂图施工，严格按时间节点完成研发任务，保证质量，保证各课题间的数据交汇等。对于未来项目的攻关工作，徐进良教授认为，相比于水蒸气发电机组，sCO₂发电是颠覆性技术，涉及到许多关键技术的研发，商业化还需一段时间，但它代表能源动力行业的发展方向。徐进良建议，“十四五”期间，围绕sCO₂煤炭发电，建设综合性关键技术及系统集成平台，验证已取得的sCO₂发电理论和方法，取得运行数据，系统评估材料的耐久性，评估sCO₂发电在经济及环保方面的优势，为建设商业化的sCO₂煤炭发电机组进行技术储备和奠定基础。着手进行大型sCO₂煤炭发电机组发电的设计工作。地方政府和企业也积极加入sCO₂发电技术的研发行列，并开辟sCO₂太阳能发电、sCO₂中高温余热发电的新模式。

本项目旨在研究解决超高参数二氧化碳燃煤系统能量梯级利用、热力学循环及热学优化理论，以及关键部件能质转换与传递机理的关键科学问题，突破锅炉燃烧及污染物控制、换热器、透平及一体化系统设计等关键技术。在我国发展sCO₂燃煤发电过程中，基于我国国情及自主创新指导思想，走与国外不同的技术路线。项目既考虑原始创新，又考虑工程落地需求。在目标方面，梳理sCO₂发电和水蒸气发电，在热力系统构建、关键设备机理、设计、制造及运行方面的异同。通过研究，需回答采用sCO₂发电在节省煤炭资源、降低二氧化碳排放及经济性方面的优势，这些分析需建立在定量数据基础上。

审核：徐进良