西安热工院S-CO₂循环装置
华能300MW S-CO₂概念设计
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2017年立项项目《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》，华北电力大学牵头，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，研制锅炉、回热器及透平原理样机,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，实施周期4年， 资助经费2842万元。
国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项2018年立项项目《超临界CO₂太阳能热发电关键基础问题研究》，中国科学院电工研究所牵头，拟解决的关键科学问题主要有：高温高效吸热器设计理论与方法，储热放热模式对系统性能的影响机理，S-CO₂与透平热功转换过程的相互作用机制。该项目拟建立基于采用太阳能聚光集热的S-CO₂太阳能热发电系统，研制发电功率不低于200kW的S-CO₂太阳能热发电实证平台，实施周期4年， 资助经费3267万元。
2018年5月，中国电机工程学会发布《能源动力领域十项重大工程技术难题》，S-CO₂太阳能热发电技术被列为其中之一。2018年9月和11月，中科院完成了国内首座大型S-CO₂压缩机实验平台和双回路全温全压S-CO₂换热器综合试验测试平台的建设工作，填补了国内相关试验测试平台的空白。
S-CO₂循环应用前景
S-CO₂循环的内在优势主要有：（1）可与多种热源结合，循环效率高；（2）系统简单、设备紧凑、占地面积小；（3）CO₂化学性质稳定、密度高、成本低；（4）可以空冷、适用地区广。这些优势使得S-CO₂循环在各个发电领域具有很大的应用潜力。
S-CO₂布雷顿循环发电技术潜在应用领域
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火力发电
对于间接加热的S-CO₂循环，其应用于火力发电的优势可通过与蒸汽循环的比较来体现。研究表明：（1）在效率方面，S-CO₂循环具有优于蒸汽循环的潜质。S-CO₂循环电厂在相同等级的运行参数下，其循环效率可比超超临界蒸汽循环电厂高5个百分点，并且这种优势随着温度等级向700℃以上发展时更趋明显。另一方面，相比水蒸气，二氧化碳对金属材料的氧化作用较小，所以在S-CO₂循环中高温氧化对材料许用温度的限制较小；（2）在设备成本方面，由于S-CO₂循环的最高压力在35MPa以内，最低压力在临界压力附近，压比非常小，所以二氧化碳透平尺寸小（约为蒸汽透平的1/10），透平制造成本势必成倍下降。此外，S-CO₂循环的系统布置非常简单、结构紧凑、辅助设备少、维护工作量小，也有利于提高电厂的综合效益。因此，S-CO₂循环具有替代蒸汽循环的潜在优势。
对于直燃加热的S-CO₂循环，即Allam循环，其用于火力发电，可与F级及更先进的燃气轮机—蒸汽轮机联合循环带碳捕捉（CCS）装置的电厂相媲美，也就是说，可替代IGCC和NGCC，并实现高发电效率和零排放。Allam循环技术，包括天然气Allam循环和煤气化Allam循环，均采用纯氧直燃加热的技术，使其在本质上具备清洁和高效两方面特性，S-CO₂循环还具有整合低品位热量的天然优势，可将空分设备的排热回收用于CO₂工质在低温大比热区的加热，大幅节省了空分的能耗。类似地，Allam循环也兼具S-CO₂循环所共有的系统简单、结构紧凑、维护方便等优势
我国的能源结构以煤为主，天然气资源比较短缺，发展基于燃煤和煤气化的火力发电技术更加适合我国的能源国情，所以间接加热的S-CO₂循环宜结合燃煤锅炉开展研发，而直燃加热的S-CO₂循环宜结合煤气化系统开展研发。
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燃机余热和工业废热发电
S-CO₂循环热效率高，并且具有系统简单、结构紧凑、运行灵活等潜在优势，可与燃气轮机组成新型的燃气-S-CO₂联合循环。燃气-S-CO₂联合循环系统包括燃气轮机、余热锅炉和S-CO₂循环，另外，配置余热利用装置，可用于供热、制冷或者也可以进一步进行余热发电。系统总的运行过程为：燃气轮机运行发电，产生的高温排气进入余热锅炉，余热锅炉内布置三段加热器来加热S-CO₂循环工质，S-CO₂循环运行发电，并提供热量给余热利用装置。燃气-S-CO₂联合循环发电系统具有较高的热效率，并且保留部分较高品位的余热，可进一步用于电厂运行。
尽管工业废热是一种低品位的能源，但其储藏量巨大，即便是一小部分得以利用，也是很可观的。S-CO₂发电系统在较低温度下的效率相比同类热电系统高，体积小，便于安装。
