基于时间序列聚合的有机朗肯循环系统优化方法

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC) 发电技术在回收中低温余热和中低温太阳能热发电方面具有广阔的应用前景,系统优化设计对提高系统发电效率和降低系统全年发电成本具有重要意义。本文建立了太阳能驱动ORC系统设备结构参数和系统运行参数同步优化模型;考虑到太阳能辐射量和环境温度随时间变化的特性,基于时间序列聚合法获得5个聚合点作为设计工况,分别得到了5个聚合设计工况下最优设计方案。结果表明：太阳能辐射量和环境设计温度不同,设计的系统结构参数和运行方案不同;在环境温度值低、太阳辐射值高时度电成本 (Electricity Production Cost, EPC) 最低,ORC效率最高。     

有机朗肯闪蒸发电性能数值模拟与实验测试对比研究

以热水温度为90℃作为设计额定工况，设计并搭建了发电功率为800 W的有机朗肯闪蒸循环（ORFC）实验测试装置，分别对热水温度为95℃、90℃、85℃和80℃的4个工况下发电性能进行了实验测试。实验测试结果表明：ORFC在设计工况下的实测发电功率为797.21 W，基本达到了设计要求；热水温度的降低使得系统的发电功率、热效率和膨胀机的等熵效率降低；总体而言，ORFC的发电功率较有机朗肯循环（ORC）有了显著提高。本文弥补了ORFC的实验测试空缺，验证了ORFC发电数值模型的准确性，进而证明了ORFC的先进性。     

有机朗肯循环机组性能仿真与变工况运行分析

目前国内外对于有机朗肯循环(ORC)系统的热力学研究大都集中在循环工质的优选与定工况下的循环系统优化和参数模拟,对于工程上遇到的变工况运行和安全运行的情况很少提及。使用流程软件AspenPlus对ORC系统进行了变工况运行模拟,并对模拟结果进行了分析,以期为应用ORC系统尤其是使用透平机作为动力设备的ORC系统提供一定的参考。     

不同工质有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的能效特性比较

对有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的循环原理进行了描述,建立了系统性能的计算模型.其系统优势在于结构紧凑,能小型化,这使得采用太阳能驱动的家用小型空调成为可能;且性能系数相对较高,吸收式的制冷系数(coefficient of performance,COP)小于0.7,而有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的制冷COP理论上高于1.4,且在室外温度越高时系数越高;能实现机械能、冷量的切换输出.在制冷工况和制热工况下,对有机朗肯循环和热泵循环采用相同工质和不同工质的循环性能进行了比较计算,筛选出了复合系统最适宜的工质,为进一步设计有机朗肯-蒸汽压缩式热泵系统提供理论指导,使此复合式热泵系统的应用成为可能.     

基于双有机朗肯循环的柴油机余热回收系统性能分析

为了有效回收柴油机的尾气、冷却介质和进气中冷的能量,针对一台六缸柴油机,设计了一套双有机朗肯循环系统,结合Aspen plus软件对该系统进行建模,研究双有机朗肯循环系统的运行性能,分析柴油机燃油经济性.经研究发现,加装双有机朗肯循环系统可有效改善原柴油机的热力学性能和经济性能.在设定的柴油机工况下(转速2 000 r/min、转矩1 313 N·m),双有机朗肯循环系统的总净输出功率最高可达43.65 k W,柴油机-双有机朗肯循环联合系统的有效燃油消耗率和热效率分别可达191.24 g/(k W·h)和37.57%,相比于原柴油机可分别改善13.69%和15.86%.     

有机朗肯循环系统蒸发器的性能研究

针对以R245fa为工质的朗肯循环系统,运用Aspen换热器设计模拟软件,对该系统常用的满液式、降膜式和板式蒸发器进行结构设计和性能分析.在相同工况参数下,对比3种蒸发器的尺寸、造价和综合传热因子,结果表明:板式蒸发器最适用于有机朗肯循环系统.模拟改变波纹倾角β、板片厚度d及板间距l时蒸发器内工质预热、蒸发、过热3个阶段传热过程,得出人字形板片结构对蒸发器传热系数、压降的影响规律.     

甘孜地热发电热力计算及优化

为给后续地热电站建设提供设计依据,以甘孜地热井作为研究对象,根据放喷获得的冷热源数据对发电工艺进行选择并对热力过程进行计算,考虑发电规模和设备供应,选择有机朗肯循环及其两种改进型作为发电工艺。通过热力计算比较三种发电工艺的性能,优选出适宜的发电工艺。结果表明:存在最优的蒸发温度使单位热水发电量最大,基本朗肯循环(BORC)、闪蒸朗肯循环(FORC)和两级朗肯循环(TSORC)对应的最优蒸发温度分别为60、70和75℃,在该温度下,对应的热效率分别为10.74%、10.89%和11.45%,单位热水发电量分别为8.77、10.09和10.3 k W·h/t,地热尾水排放温度分别为45.02、35.55和37.9℃。仅从上述三个参数考虑,TSORC系统最优,FORC系统次之。     

有机工质低温余热发电的模拟与优化

以热力学第一定律和第二定律为基础,对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力分析.用Aspen plus软件,对循环系统中的几个重要影响参数进行了模拟研究.研究结果表明:工质处于饱和状态时系统的性能最优;增大蒸发压力或减小冷凝压力都能提高系统的热效率和火用效率.在原有基本朗肯循环的基础上,采用乏气回热循环或中间抽气回热循环,二者均能改善系统的性能.     

非共沸混合工质有机朗肯循环系统变工况特性研究

鉴于分布式能源系统中燃气轮机负荷波动较大,而目前对有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）研究更注重相同吸热量及其热力性能随初始参数变化的对比,很少考虑燃气轮机负荷降低时导致烟气温度和质量流量均下降对系统性能的影响。通过HYSYS平台构建特性模型,以换热器内窄点温差为约束条件,研究变工况特性ORC工质优选方案。在燃气电厂变负荷工况下,寻求对应系统最大净输出功的最佳运行参数,从热耗率、质量流量和AP值等特性比较,采用不同组分工质的循环性能,经对比发现R152a系统净输出功、热耗率、质量流量在所选工况区间内相比混合工质具有明显优势,而冷凝器AP值及系统热回收率却相反。研究结果为ORC系统二元非共沸混合工质优选提供参考。     

基于有机朗肯循环的热电联供系统

有机朗肯循环在低温热源领域具有广泛的应用.文中建立有机朗肯循环系统,通过选择循环运行参数和循环工质提高系统的效率,同时建立热电联供系统,提高系统综合性能.结果表明:蒸发温度(压力)和膨胀机等熵效率的提高都明显有利于提高系统热效率,降低冷凝温度和过冷度一定程度上也可以改善热效率.R236ea、R245ca、R245fa、...     

20 MW光伏发电系统与电气一次设计

根据20 MW光伏发电系统的工程条件和需求,系统总体方案采用分块发电、集中并网方式,光伏组件选用260 W多晶硅太阳能组件,光伏阵列运行方式为固定式安装式,倾斜角为23°,逆变器为500 k W,光伏方阵的南北间距为5.2 m。对电气一次系统的接入电力系统、电气主接线和电气设备布置进行了设计。根据计算结果可知,该系统的平均年上网电量为17 954 MW·h,年等效满负荷利用时间为896.4 h,容量系数为0.102,节能和环保效益良好。     

中间介质型烟气换热器无量纲材料成本模型

为了优化中间介质型烟气换热器(MGGH)的设计,以换热材料年成本为目标函数,基于换热器设计理论和工程造价理论中的材料成本计算方法,定义换热材料年成本、比性能价格、无量纲材料成本及其他相关的4个无量纲量温度,建立中间介质型烟气换热器成本模型及无量纲成本模型,给出求解该模型的解析法和迭代法. 通过迭代计算求解某电厂中间介质型烟气换热器的设计参数,给出材料选择方案和优化设计方案,优化前后中间介质型烟气换热器的成本理论上约降低5%. 计算得到几种工况下MGGH无量纲关系图,查阅该表所得值与理论计算值误差小于5%.     

中央空调冷冻水系统设备节能优化方法

针对中央空调冷冻水系统运行能耗高、系统设备参数难以随负荷变化而动态调节的问题,采用一种结合穷举法的自适应并行人工免疫算法(Adaptive parallel artificial immune algorithm combined with exhaustive method, EM-APAIA)优化系统设备在不同负荷下的运行参数,以降低冷冻水系统的运行能耗。首先建立了系统内各设备的功耗模型,以所有设备功耗最小作为冷冻水系统的优化控制目标。其次,采用EM-APAIA对冷冻水供水温度、冷冻水泵的运行台数和转速比等运行参数进行优化。在该算法中,对初始化方式、移民算子和变异概率进行了改进以及引进穷举法机制,增强了算法对冷冻水系统设备运行参数的优化能力。最后对某一实际中央空调冷冻水系统进行了仿真实验。结果表明:与常规设置相比,使用EM-APAIA对系统内各设备运行参数优化后,系统总能耗降低14.8 %;同时相对于其他对比算法,该算法能得到更好的控制策略,且收敛速度快、稳定性强,可用于中央空调冷冻水系统内各设备的控制优化。     

重要辅机温度保护的优化措施

针对大型火力发电机组重要辅机温度保护容易误动和拒动的问题,从检修工艺、设备防护、设计思路、逻辑优化4个方面对温度保护进行优化,以保证重要辅机的长周期运行.     

异丁烷分离技术的研究

根据被分离物系特点,选用PR方程为热力学模拟模型方程;根据分离序列探试规则理论确定适合分离体系的分离流程,利用稳态模拟软件模拟该分离流程,计算不同回流比下的设备费及操作费;依据总费用最小,通过优化操作条件和塔设备结构参数确定生产装置优化条件;通过经济技术分析,计算该项目的年利润及回收期．     

有机朗肯循环系统工质设计与系统参数的同步优化

工质是有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）中能量转换的载体，其与冷、热源之间的匹配直接影响ORC系统性能。现有工质提升ORC系统性能有限，新型工质的设计对提升ORC性能非常重要。提出了基于计算机辅助分子设计（computer-aided molecular design，CAMD）的工质设计与和ORC系统同步优化的建模和求解方法，对传统CAMD模型进行了改进。建立了以ORC系统输出净功最大为优化目标的混合整数非线性数学规划（mixed integer non-line programming，MINLP）模型，提出了求解策略。基于9个基本元素选择37个基团，应用于建立的同步优化模型，获得了热源范围353.15~463.15 K和冷源范围293.15~298.15 K工况下的最优工质，并与现有工质进行了对比验证。对比结果表明，新型工质的ORC净功比现有工质ORC净功增加12.46%。对在计算ORC循环性能中涉及的工质物性，如临界温度、临界压力、沸点温度、比热容、密度和相对分子质量等进行了敏感性分析。     

基于PC-SAFT的混合工质筛选与有机朗肯循环系统优化

混合工质在相变过程存在温度滑移现象,能与冷热源更好地匹配从而提高有机朗肯循环(Organic?Rankine Cycle,?ORC)性能,成为ORC工质研究热点.混合工质组合和数量巨大,常规方法用于混合工质筛选及与系统参数的同步优化难度较大.建立了基于Perturbed-Chain?Statistical?Associ...