2005年10月，由中材南京玻璃纤维研究设计院春辉公司与以色列魏兹曼研究院合作，由中国工程院院士、南京市科协主席、东大—中天联合研究中心主任张耀明主持研制的70kW塔式太阳能热发电系统试验示范工程，在南京市江宁开发区建成并成功发电。这也是我国首座塔式太阳能热发电实验系统。该发电系统由1个塔柱和32面定日镜组成，占地面积约两个篮球场大小，反射的太阳光汇聚到塔柱顶端的太阳能转化装置，实现光电转换。

南京江宁70kW塔式太阳能热发电系统试验示范工程。它也是我国首座塔式太阳能热发电系统

与后来建成的北京延庆八达岭塔式太阳能热发电实验电站不同的是，南京江宁70kW塔式太阳能热发电系统试验示范工程采用的热机不是蒸汽轮机，而是燃气轮机。具体地说，是由以方提供的经过“太阳能化”改造的美国霍尼韦尔Parallon 75型燃气轮机。

Parallon 75是霍尼韦尔公司于90年代研制的微型燃气轮机，以天然气为燃料，最大输出功率75千瓦，主要用于分布式发电。应用于南京江宁70kW塔式太阳能热发电系统试验示范工程的Parallon 75型燃气轮机经过了“太阳能化”改造，在压气机和燃烧室之间增加了一个光热集热器

经过“太阳能化”改造的Parallon 75型燃气轮机与原型机不同的是，它在压气机和燃烧室之间，加上了一个太阳能集热器。空气被吸入燃气轮机后，先经压气机压缩，再经由集热器加热，经过这两道工序后，高温（1000℃）并带有一定压力的空气再进入燃烧室，混合天然气燃烧，产生燃气驱动涡轮。

实践证明，这种做法有效降低了燃气轮机的燃料消耗。实际运行的结果表明，与未经改造的Parallon 75型燃气轮机相比，经过“太阳能化”改造的Parallon 75型燃气轮机的燃料消耗率仅为前者的一半左右。经过两年的调试、完善，和连续发电运行测试表明，该系统运行稳定、操控方便、安全可靠。

南京江宁70kW塔式太阳能热发电系统试验示范工程的成功，可算是燃气轮机利用太阳能光热发电的成功实践。但它所用的燃气轮机仍然需要燃料，还不算是完全的太阳能光热发电。那么，有没有什么完全利用太阳热能驱动燃气轮机的办法呢？也有。这就是超临界二氧化碳（SCO₂）布雷顿循环。

二氧化碳有一个很独特的物理性质：当温度达到30.98℃，压力达到7.38MPa时，其物理状态介于液体和气体之间，密度接近于液体，粘度接近于气体，扩散系数约为液体的100倍。这种状态，称为“超临界”状态。处于超临界状态下的二氧化碳，密度比气体大，粘性比液体小，具有流动性强、传热效率高、可压缩性小等特点。

二氧化碳的临界条件容易达到，化学性质不活泼，无色无味无毒，安全，价格便宜，纯度高，易获得。这些特性，使得它很适合用于作为热力循环工质。

所谓超临界二氧化碳布雷顿循环，就是用超临界状态的二氧化碳作为工质的涡轮发动机热循环。但和一般的燃气轮机不同的是，这种燃气轮机的燃烧室不燃烧燃料，而是用于外部热源对二氧化碳进行加热。超临界状态的二氧化碳在经过压气机压缩后，进入燃烧室由外部热源加热，加热后的高温超临界二氧化碳驱动涡轮，由涡轮驱动压气机和对外输出功率，作功之后的二氧化碳再回到压气机再被压缩，如此循环往复。

不难看出，这在本质上，就是一个和斯特林发动机一样的外燃式闭循环热机。如果用太阳能光热系统作为这个系统的外部热源，就是一个不需要“烧开水”，也不需要消耗燃料的纯太阳能光热发电系统。

超临界二氧化碳布雷顿循环系统原理图

超临界二氧化碳布雷顿循环的相关研究，国际上早在20世纪六七十年代就开始了。由于其功率密度高，对轮盘和叶片的性能要求很高，当时的加工工艺难以满足。直到90年代以后，随着高精度数控机床的应用，相关制造工艺得以突破，相关的研制工作才开始进行。