燃气轮机-超临界CO₂联合循环布局优化与动态特性研究

来源：动力工程学报杂志2025年第12期北京时间：

作者：张帆, 马博文,

摘要：针对燃气轮机(GT)-超临界CO2(SCO2)联合循环系统,对比分析了10种循环布局的热力学性能和关键参数的影响,其中双级联单分流双膨胀布局具有较好的燃气轮机余热利用适配性。基于此循环结构,从机理出发建立了面向控制的GT-SCO2联合循环动态模型,并且开展了联合循环系统的动态仿真和动态特性研究。通过仿真探究燃气轮机与SCO2的耦合特性,着重分析了燃气轮机排气温度和排气流量对SCO2系统关键参数及输出功率的影响规律,以及燃气轮机进气量与联合循环系统输出总功率的关系。结果表明:优选的循环结构可以在热效率和系统复杂度之间折中;燃气轮机与SCO2动态响应具有较大差异,燃气轮机排气温度和排气流量阶跃引起的SCO2循环高温透平入口温度变化的过渡时间分别约为523、420 s,燃气轮机进气量阶跃产生的联合循环功率变化响应时间约为516 s。动态特性的研究为GT-SCO2联合循环功率灵活调节策略的设计提供了支撑。

关键词：超临界CO2,布雷顿循环,燃气轮机,联合循环,动态建模,动态特性,