KTH王武军博士:混动太阳能布雷顿循环前沿技术
创始人
2026-06-19 12:00:35
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6月16日,「光热联盟讲堂」第五期线上讲座开讲。瑞典皇家工学院(KTH)能源技术系副教授、博导,聚光太阳能实验室的主要创始人之一——王武军博士应邀开讲,围绕《混动太阳能布雷顿循环和空气射流高温太阳能吸热器》作专题分享。讲座由太阳能光热联盟洪松副秘书长主持。

王武军博士介绍,KTH实验室作为北欧聚光太阳能领域的重要科研平台,配备全球独有的菲涅尔透镜式84千瓦太阳能模拟器,峰值辐射强度接近7.7兆瓦每平方米,温控精度位居国际前列。结合大功率空压机、高温空气加热器及合作企业提供的试验样机,整套完备的试验体系,为技术研发筑牢硬件基础。

目前,聚光太阳能分为线聚焦、点聚焦两大路线,团队主攻碟式点聚焦系统。提升运行温度是行业升级关键,既能提高朗肯循环效率,适配工业燃气轮机高温工况,也可充分释放超临界二氧化碳发电循环的性能优势。传统并联式布雷顿循环存在先天缺陷,高温阀门易造成燃烧失稳、设备损坏。对此,团队创新研发串联式混动系统,通过后置燃烧器补燃提温,省去高精度气流分配阀门,从结构上破解行业长期存在的技术难题。

核心装备的技术突破是本次分享的重点。针对传统吸热器温差大、抗热冲击差、加工困难等短板,团队将冲击射流传热技术应用于产品设计,打造出轴流式、径流式两款新型吸热器。该设计可有效均衡表面温度,配合自研逆向设计方法,大幅缩短研发周期。实测表明,金属基冲击射流吸热器出口温度可达950℃,930℃工况下可连续稳定运行超百小时,综合性能优异。

配套载荷柔性燃烧器也完成全方位优化,通过增设引燃火焰、冷却防护结构、轴向浮动设计等举措,解决高温进气引发的积碳、回火、火焰不稳等问题。在太阳能负载全区间切换工况下,设备出口温度可稳定控制在合理范围,运行安全可靠。

在材料研发方面,团队将MAX Phase复合材料引入光热吸热场景,该材料可耐受1200℃以上热冲击,搭配专用涂层后实现高太阳光吸收率与强热稳定性;氧化铝涂层则有效降低腔体光损耗,进一步优化系统能效。

讲座互动环节,中国科学院电工研究所王志峰研究员结合实地参观体验,就MOF材料在高温空气吸热器中的应用前景展开提问。他指出,MOF材料比表面积巨大,多用于空气取水等场景,业内鲜有将其用于500℃以上高温吸热器的案例,希望探讨其与热化学结合的可能性。王武军博士回应,MOF属于有机金属框架结构,高温环境下有机组分易碳化损毁,目前仅适用于500至600℃区间,可负载催化剂探索热化学应用,是极具潜力的前沿方向。同时他补充,团队布局的MAX Phase材料抗热冲击能力突出,在高温光热领域拥有广阔发展空间,双方也表达了后续合作的意愿。

面向未来,研究团队将加快推进布雷顿循环工程示范,攻坚千摄氏度级高温吸热器、高温空气储热等技术,并探索与塔式光热、超临界二氧化碳发电、高温热化学等领域的融合应用。

此次分享全面展示了海外前沿技术成果,为国内光热产业创新发展提供了参考思路。技术进阶永无止境,欢迎业内同仁交流探讨、互学互鉴,共同推动太阳能光热产业高质量发展。

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