Abstract Supercritical carbon dioxide (sCO2) Brayton cycles are considered to be a potentially viable option for reducing the cost of electricity generation from solar power tower plants, owing to theoretically high efficiency, low compressor work, and compact turbomachinery. These cycles have relatively high heat rejection temperatures (>70 °C), which are ideal for integration with multi-effect distillation (MED) for distillate generation from seawater, without being a parasitic load to the power plant as compared to cogeneration with steam Rankine cycle. The intermittency of solar radiation reduces the annual capacity factor of concentrating solar power (CSP) plants to about 50–60% even with a molten salt storage tank of 10-h. This reduces the annual distillate generation and increases the cost of the distillate. A novel concept to reduce distillate cost is introduced, whereby the waste heat from the sCO2 Brayton cycle is stored. A two-tank demineralized water storage tank is selected and is shown to allow for the integration of a smaller MED system operating at an increased capacity factor. The optimal storage tank design reduces the distillate cost by 19% and increase the MED capacity factor from 46.4% to 75%. Different coastal locations with good solar resource are studied for cogeneration with the CSP-sCO2 Brayton cycle. Techno-economic analysis shows the cost of distillate produced by MED is 16% cheaper than the distillate produced from reverse osmosis system for Yanbu, Saudi Arabia.

中文翻译：

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使用多效蒸馏和太阳能超临界二氧化碳布雷顿循环的热电联产

摘要 超临界二氧化碳 (sCO2) 布雷顿循环被认为是降低太阳能塔式发电厂发电成本的潜在可行选择，因为理论上效率高、压缩机功低和涡轮机械紧凑。这些循环具有相对较高的排热温度 (>70 °C)，非常适合与多效蒸馏 (MED) 集成以从海水中产生馏出物，与蒸汽 Rankine 热电联产相比，不会对发电厂造成寄生负载循环。即使使用 10 小时的熔盐储罐，太阳辐射的间歇性也会将聚光太阳能 (CSP) 发电厂的年容量系数降低到约 50-60%。这减少了每年馏出物的产生并增加了馏出物的成本。引入了一种降低馏出物成本的新概念，从而储存了 sCO2 布雷顿循环的废热。选择了一个两罐软化水储罐，并显示允许集成一个较小的 MED 系统，以增加的容量系数运行。优化的储罐设计使馏出物成本降低了 19%，并将 MED 容量系数从 46.4% 提高到 75%。研究了具有良好太阳能资源的不同沿海地区的 CSP-sCO2 布雷顿循环热电联产。技术经济分析表明，MED 生产的馏分油成本比沙特阿拉伯延布反渗透系统生产的馏分油便宜 16%。选择了一个两罐软化水储罐，并显示允许集成一个较小的 MED 系统，以增加的容量系数运行。优化的储罐设计使馏出物成本降低 19%，并将 MED 容量系数从 46.4% 提高到 75%。研究了具有良好太阳能资源的不同沿海地区的 CSP-sCO2 布雷顿循环热电联产。技术经济分析表明，MED 生产的馏分油成本比沙特阿拉伯延布反渗透系统生产的馏分油便宜 16%。选择了一个两罐软化水储罐，并显示允许集成一个较小的 MED 系统，以增加的容量系数运行。优化的储罐设计使馏出物成本降低了 19%，并将 MED 容量系数从 46.4% 提高到 75%。研究了具有良好太阳能资源的不同沿海地区的 CSP-sCO2 布雷顿循环热电联产。技术经济分析表明，MED 生产的馏分油成本比沙特阿拉伯延布反渗透系统生产的馏分油便宜 16%。研究了具有良好太阳能资源的不同沿海地区的 CSP-sCO2 布雷顿循环热电联产。技术经济分析表明，MED 生产的馏分油成本比沙特阿拉伯延布反渗透系统生产的馏分油便宜 16%。研究了具有良好太阳能资源的不同沿海地区的 CSP-sCO2 布雷顿循环热电联产。技术经济分析表明，MED 生产的馏分油成本比沙特阿拉伯延布反渗透系统生产的馏分油便宜 16%。