超临界CO₂循环技术在基础研究、关键部件设计、系统优化、运行控制、示范应用等方面仍面临诸多挑战，需要进一步的研究和技术创新来推动其商业化应用。陕西科盛信安能源科技有限公司长期从事氮气吞吐、二氧化碳气举、二氧化碳压裂、化学药剂调驱、调剖、酸化、解堵等油田作业技术服务工作，为油田提供从油水井施工设计、现场实施等一体化整体解决方案。

 

超临界CO₂循环技术作为一种高效、紧凑的热功转换技术，具有广阔的应用前景，但在实际应用中仍面临一些挑战，主要包括以下几个方面：

 

超临界CO₂在近临界点附近的密度、热容、粘度、导热系数等热物理特性变化复杂，需要高精度的测量和流动传热预测模型来验证数据。超临界CO₂在不同工况下的流动传热特性尚未完全掌握，尤其是在高压、高温条件下的传热恶化问题仍需深入研究。

 

超临界CO₂循环中的涡轮和压缩机需要在高转速、高压力比下运行，这对轴承和密封技术提出了很高的要求。目前，高能量密度高效涡轮的旋转机械设计和试验仍面临挑战。高效低阻紧凑式换热器是超临界CO₂循环的关键部件之一，但其设计和制造需要考虑材料的耐腐蚀性和成本。在高温、高压和含有杂质气体的环境中，材料的性能评价和寿命评估是关键问题。目前，适用于超临界CO₂循环的高性能材料仍需进一步研究。

 

超临界CO₂循环需要针对不同热源（如化石能源、核能、太阳能）的特点进行优化设计，以实现高效的热功转换。超临界CO₂循环系统的运行控制涉及热源控制、热力循环控制、整流调压控制和系统安全保护等多个方面，目前仍缺乏成熟的循环发电系统仿真计算方法和控制策略。

 

超临界CO₂循环系统在运行过程中可能存在泄漏风险，这不仅会影响系统性能，还可能对环境造成影响。超临界CO₂循环系统的运行压力和温度较高，对设备的安全性和可靠性提出了更高要求，需要开发更完善的安全防护措施。

 

目前，超临界CO₂循环技术仍处于示范阶段，不同功率等级的示范系统建设仍面临技术瓶颈，需要进一步验证其在实际工况下的性能和可靠性。尽管超临界CO₂循环技术具有较高的效率潜力，但在大规模商业化应用之前，仍需进一步降低系统成本，以提高其经济性。

 

直燃加热的超临界CO₂循环透平进气温度和压力高，但透平膨胀比小，导致透平排气温度过高，可能超出回热器材料的许用应力。此外，直燃加热超临界CO₂循环发电技术在国内还面临二氧化碳封存和机组灵活性问题。超临界CO₂循环与小型模块化反应堆（SMR）结合时，虽然具有系统紧凑的优势，但目前其热电转换效率仍较低，尤其是在与压水堆结合时。超临界CO₂循环的能量转换效率仍需进一步提高，以增强其在太阳能热发电领域的竞争力。