1-预冷器，2-低压压缩机，3-间冷器，4-高压压缩机，5-回热器Ⅰ，6-回热器Ⅱ，7-回热器Ⅲ，8-回热器Ⅳ，9-高压透平，10-低压透平，11-加热器Ⅰ，12-加热器Ⅱ，13-加热器Ⅲ
燃气-S-CO₂联合循环布置
3
小型模块化压水堆核能发电
小型模块化压水堆（小型堆）核电站由于温度参数低，其发电效率不到30%，为了提高小型堆的核能利用效率，可将小型堆与可再生能源组合，并以先进的S-CO₂循环作为热能转换为电能的装置。基于简单回热模式的S-CO₂循环，并在此基础上增加一次间冷和一次再热，将小型堆与可再生能源集成为新型混合发电系统。S-CO₂循环发电系统以小型堆（二回路）和可再生能源作为热源，其中前者加热温度较低，作为低温段热源，后者加热温度较高，作为高温段热源。小型堆和可再生能源的热功率按照工程上常用设计，两者大小相互匹配。小型堆的热功率大多在50～300 MWt，可选配聚光太阳能集热器或生物质直燃锅炉与小型堆相结合。此外，CO₂本身是具备核安全属性的工质，并且S-CO₂循环还可以作为反应堆的非能动余热排出系统，确保在严重事故工况下，反应堆持续排出衰变热。集成小型堆和可再生能源的S-CO₂循环发电系统具备良好的发电效率和核安全性。
目前，国外对S-CO₂布雷顿循环的研究以核反应堆为主要应用对象，包括钠冷堆、铅冷堆和熔盐堆等。根据美国能源部的规划，S-CO₂发电可能将在未来10年内实现。
1-主压缩机，2-低温回热器，3-二回路换热器，4-高温回热器，5-可再生能源加热器，6-高压透平，7-可再生能源再热器，8-低压透平，9-发电机，10-预冷器，11-预压缩机，12-间冷器，13-小型堆，14-可再生能源
基于小型堆和可再生能源的S-CO₂循环布置
4
太阳能发电
美国能源部认为，S-CO₂布雷顿循环可用于太阳能发电，并且能使太阳能光热式发电效率提高8%，使太阳能光热发电成本大幅降低。光热发电是利用太阳能的辐射能，通过聚光器和吸热器，将工质加热，再通过热机发电。S-CO₂布雷顿循环发电技术是目前最前沿的光热发电技术之一，2018年5月25日，中国电机工程学会发布了《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。S-CO₂布雷顿循环仅需外界提供500~800摄氏度的温度，这是应用现有太阳能聚光器和吸热器技术即可很容易达到的的温度。
我国航空工业，机械工业都有布雷顿循环燃气轮机的研发和制造能力，尤其航空工业能生产各种功率等级，大量的布雷顿循环航空发动机产品。如能充分利用航空 技术基础和设备条件，开展S-CO₂布雷顿循环的机组研发生产，则既可装备使用清洁能源的基本负荷电厂，也可装备中小电厂就地供电。在太阳能充分， 当地无水的地区，更可发挥优势。由于太阳热发电系统能建成可储能，可以将不稳定的电变成为可调度的电，使电网能容纳更多不稳定的电源（如可再生能源的风电 等）。从而为实现国家节能减排，应对气候变暖做出重大贡献，又为航空工业企业开发了巨大市场。
5
舰船发电及推进系统
由于舰船内部空间有限，对船内设备体积限制要求严格，而S-CO₂发电系统效率高、体积小，对于提高发电效率，节省能源，减小发电系统体积和重量等诸多方面均有优势。
目前国内95%民用船舶动力是柴油机，热效率在50%左右，其中排气损失热能量为25%，温度在250～350℃之间。其排气余热只有很少的热能被利用，大多数热量被排掉。
军用舰艇上的动力绝大多数是用燃气轮机，动力效率在40%以内，排气能量更大、温度更高，配用S-CO₂热机，将会节约更多的燃油。
结语和展望
S-CO₂循环发电技术是国内外发电行业广泛关注的热点，近年来S-CO₂循环发电技术也取得长足进步，处于由工程示范走向商业化应用的阶段。从总体来看，S-CO₂循环发电技术仍属于前沿技术，在S-CO₂循环发电系统中，总体循环架构的设计、工质品质、关键设备、控制技术以及高温材料的开发等方面均面临诸多挑战。当今世界正处于能源革命和转型发展的重要机遇期，S-CO₂循环作为传统蒸汽循环的替代技术，有望在未来多元化的能源体系中发挥独特作用。
郑开云
⏬ 郑开云
1980-，男，浙江宁波人，高级工程师，博士，主要从事动力工程技术研究工作。《南方能源建设》特约专家，先后在《南方能源建设》上发表论文《超临界二氧化碳循环应用于火力发电的研究现状》（2017年03期），《超临界工质布雷顿循环热力学分析》（2018年03期 ），《集成小型堆和可再生能源的超临界CO₂循环发电系统》（2019年02期），《燃气-超临界CO₂联合循环发电系统》（2019年03期 ）。
编辑发布：《南方能源建设》编辑部 郑文棠
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