本月5日，美國能源部（DOE）撥付1.255億美元資金推進創新型太陽能項目的研發，其中向光熱發電相關研發項目撥付約4400萬美元。

值得一提的是，撥付光熱發電相關項目的資金中絕大部分（3900萬美元）將用于推進超臨界二氧化碳布雷頓循環技術商業化，以助力美國實現盡快降低光熱發電成本的目標。

按照DOE的目標，到2030年含12小時儲熱系統的光熱發電成本將降低到50美元/兆瓦時（5美分/kWh，約合RMB0.35元/kWh），而盡快推進超臨界二氧化碳布雷頓循環技術商業化則是實現該目標的重要措施之一。

據悉，本次撥付的3900萬美元將用于一到兩個研發項目，以建設和演示超臨界二氧化碳布雷頓循環技術，相關系統需實現在550°C到630°C之間實現熱能儲存。

DOE對此表示，本課題的目標是加速超臨界二氧化碳布雷頓循環技術走向商業化，并為公共事業運行商和光熱電站開發商提供運營經驗。

本世紀以來，在能源、環保問題加劇的情況下，超臨界二氧化碳布雷頓循環技術已引起各國廣泛關注。美國在這方面尤其積極，美國能源部（DOE）于2011年開始實施太陽能應用領域的“Sunshot”攻關計劃，該項目中的超臨界二氧化碳布雷頓循環系統研發項目的主體項目為10MW超臨界二氧化碳發電機組項目研發和測試，由美國桑迪亞（Sandia）國家實驗室-核能系統實驗室（NESL）承擔相關的實驗研究。

在技術成熟度和應用領域推進規劃方面，美國能源部（DOE）已開展實施10MW示范項目時即討論了市場應用和推進時間表。該計劃主要分為以下進程：

2015~2020年，實現在工業余熱利用領域的應用，效率超過ORC循環機組的方式；

2020~2025年，實施光熱發電領域的應用，在10~100MW功率等級內效率超過蒸汽輪機；

2025年以后研發實施化石燃料SCO2電廠、第四代核電和直燃式SCO2發電裝置。

隨著該計劃持續推進，近幾年來DOE在支持超臨界二氧化碳光熱發電相關技術研發方面不斷加碼，目前已取得重大進展。

僅僅2019年3月，DOE就曾撥款支持《高級二氧化碳換熱器中高強度鎳合金薄板的蠕變和疲勞特性》、《適用于基于二氧化碳的動力循環和儲能系統的高級壓縮機》、《適用于先進熱力循環的低成本短期/長期熱化學和化學儲能》、《減少超臨界二氧化碳光熱發電系統資本成本的近終型熱等靜壓機制造方式》、《用于CSP渦輪機械新型自潤滑高效刷式密封的垂直排列的碳納米管陣列》等多項超臨界二氧化碳相關技術研發項目。

2019年4月，由美國西南研究院(SwRI)與美國通用電氣公司GE聯合設計并制造的全球運行溫度最高的超臨界二氧化碳（sCO2）渦輪機進行了測試。

在測試之前的五年里，SwRI團隊與SETO等合作伙伴共同設計出多級軸流式sCO2熱氣渦輪膨脹機，GE則為該渦輪機的轉子等設計做出了重大貢獻。通過定制的高壓sCO2測試回路測試，該渦輪機被證實滿足所有機械性能指標。

根據測試數據，相比傳統光熱電站汽輪機35%-40%的熱效率，采用超臨界二氧化碳光熱發電技術的汽輪機熱效率將可達到50%左右。