一种新型高效海洋温差能热力循环性能研究

为提高海洋温差能发电循环效率,提出一种带有2条回热支路的新型高效海洋温差能热力循环系统,基于热力学第一定律建立新循环系统数值计算模型对其进行理论数值研究.研究分析工质浓度、透平进口压力和海水温度对循环性能的影响.研究结果表明:随工质浓度的增加,循环系统热效率和系统净输出功均先增大后减小;随透平进口压力的增加,循环热效率...     

海上油气平台余热朗肯循环发电系统热力学分析

海上油气平台存在大量的燃气轮机余热。通过建立海上平台余热朗肯循环发电系统仿真模型,开展平台余热发电热力学及热经济性分析。选取工质泵功率、发电机输出功率、系统热效率、换热面积和单位面积发电量等参数作为优化目标,研究不同冷凝温度下优化目标函数随蒸发器烟气进出口温差的变化规律。结果表明:随着蒸发器烟气进出口温差的增加,工质泵功率、发电机输出功率和系统APR先增大后减小。冷凝温度越高,工质泵功率越大,发电机输出功率和系统热效率越小。当冷凝温度为65℃时,系统APR最大。受透平出口蒸汽干度的限制,所研究工况下,系统发电机最大输出功率为7 496 kW,系统最大热效率和APR分别为14.16%和5 kW·m~(-2)。研究结果可为撬装化、集成化海上油气平台余热发电系统研制提供理论参考。     

海洋温差能发电循环系统热力学分析

对海洋温差发电朗肯循环系统进行分析,分别研究蒸发压力、氨水浓度、冷热海水温度等参数对系统热效率和?效率的影响,对比分析纯氨和二氟一氯甲烷工质系统热效率和?效率,为海洋温差能开发及商业级发电系统研建提供技术支撑。结果表明:系统热效率和?效率与密切相关,氨水浓度的影响较小;纯氨质量流量远小于二氟一氯甲烷,且其热效率和?效率均大于二氟一氯甲烷系统,是海洋温差发电系统较为理想的循环工质。     

海洋温差能发电热力循环技术进展

受传统化石能源日趋枯竭和环境污染的影响,海洋能作为一种清洁可再生能源得到了广泛关注。海洋温差能作为海洋能的重要组成部分,其储量和可转化电能巨大,且发电波动小、能量密度高,积极开发海洋温差能资源对实现科技兴海战略具有重要意义。海洋温差热力循环是海洋温差能开发利用的关键技术,其循环效率的高低直接决定了海洋温差发电系统的技术和经济性。本文综述了海洋温差能发电热力循环技术研究现状,对其基本原理及形式、热力循环构架、循环工质和热力学分析方法进行了详细阐述,并对海洋温差能发电热力循环技术进行了深入分析和展望。     

小型温差能发电装置发电特性分析与试验

针对自主升降海洋观测平台的电能供给问题,设计一种小型化温差能发电装置,建立热能转换和蓄能发电仿真模型;针对南海海域温度分布情况,对装置的温差热能转换性能和发电性能进行仿真分析。在此基础上,制作小型温差能发电装置,并在北黄海冷水团进行温差换热和发电性能验证试验。试验结果表明:温差发电装置达到设计要求,热能转换系统能在高温环境(温度高于24.5℃)、低温环境(温度低于13.6℃)的条件下完成热能转换,一次热能转换中换热系统能输出约360 mL的液压油,发电机最大输出功率达298 W,发电量约为939.9 J。     

海洋温差发电系统热力学及热经济性分析

以热力学基本原理为基础,建立了海洋温差发电系统仿真模型,对比分析了亚临界状态下R717、R134a和R600三种工质系统在约束蒸发器窄点温差条件下优化目标函数随蒸发温度的变化规律。结果表明:蒸发温度越高,不同系统换热器的热负荷以及冷、热海水泵功率越小,最佳蒸发压力和工质泵功率越大;不同系统的热效率和单位换热面积输出电量与蒸发温度的相关性较大,随蒸发温度的增加近似线性递增。蒸发器的换热面积与循环工质种类的相关性较小,但冷凝器的换热面积与循环工质种类的相关性较大。R717循环更接近于卡诺循环,R717的系统热效率最大,热负荷及泵功率最小,且其热经济性目标函数值在合适的范围内,是海洋温差发电系统较为理想的循环工质。研究结果可为海洋温差发电系统的设计、试验及设备选型提供理论参考。     

燃煤的燃料电池联合循环发电系统拟定和热效率分析

介绍燃料电池工作原理、应用简况及其所构成的燃料电池（FC）联合循环发电系统拟定,通过对燃料电池（FC）联合循环发电系统各部件的能量平衡关系的分析,得出了整个发电系统热效率的计算式,并就该计算式进行了实例计算,计算结果能帮助人们预估整个发电系统方案可能达到的热效率。     

300kW功率等级ORC发电机组试验系统搭建与性能测试

为了检验长动集团自主设计生产的CT300型ORC原理样机的工作性能,为机组设计工作和后续优化提供数据支撑,借助汽轮机空负荷试验平台搭建了300 kW功率等级ORC发电机组运行试验系统,并开展了相关运行试验。通过运行试验验证了各部件及发电机组的运行特性。结果表明,所搭建的运行试验系统运行正常,可满足ORC机组在各个工况下运行时的外部条件要求,ORC机组稳定发电功率为313.8 kW,发电效率为10.1%,实现了试验系统的设计目标。运行试验中涡轮转速出现了周期性震荡,原因是热源不稳定和泵后手动阀无法精确调节所共同导致的,通过稳定热源和更换调节性能更高的调节阀可以解决该问题。     

再压缩sCO2 CPG联合循环热力优化

将CO_2地质封存与地热能开采相结合,利用CO_2羽流地热(CPG)系统开采超临界CO_2(sCO_2),并通过再压缩sCO_2布雷顿循环进行发电。建立了以太阳能为辅助热源的再压缩sCO_2布雷顿循环-CPG联合发电系统模型,研究了两类参数对联合发电系统性能的影响,并根据遗传算法进行全局参数优化以获得最大系统效率及最小度电耗sCO_2量。结果表明:再压缩sCO_2布雷顿循环-CPG联合发电系统具有较高的热效率,其中,主压缩机入口压力与分流比是影响系统热力学性能的主要参数,通过设计参数优化,系统效率可高达18.47%,度电耗sCO_2量减小至60.31 kg/(kW·h)。     

全天候工作海洋温差能-太阳能联合热发电系统

提出一套全天候工作海洋温差能-太阳能联合热发电系统,该系统由有光照工作子系统和无光照工作子系统组成。系统以氨-水非共沸混合工质为循环工质;利用太阳能进行再热;同时加装回热器,以此达到提高循环系统热效率的目的。同时该系统设置了2个工作压力,高压泵驱动的高压循环子系统,低压泵驱动的低压循环子系统。高压泵的作用是给气液分离器分离出的液态工质进一步加压,提升透平入口压力。实现在有光照条件下通过太阳能的进一步加热,提高汽轮机入口的温度和压力,从而提升系统热效率的目的。低压泵保证了在无光照条件下,系统运行的稳定性。同时高、低压泵的联合使用,有效地避免了联合热发电系统中单一的高压泵循环导致的单一高温相变所带来的系统吸热量主要依靠太阳能集热器,所造成的高成本投入以及系统的不稳定性。     

盐梯度太阳池Kalina循环发电系统性能研究

Kalina循环发电系统是一种典型的低温热源发电系统,具有广阔的应用前景。盐梯度太阳池能够实现连续聚热和跨季节蓄热,可广泛应用于光热发电系统和光热供热系统。文章提出了一种以太阳池储热量为热源的盐梯度太阳池Kalina循环发电系统,并利用Aspen Hysys软件对该系统进行建模。而后根据模拟结果,研究了提热温度、运行压力和氨水浓度对该系统各项性能的影响。此外,还分析了典型工况下,该系统的热力性能。分析结果表明:随着提热温度逐渐升高,盐梯度太阳池Kalina循环发电系统的发电功率、热效率和效率均逐渐增加;随着运行压力逐渐升高,该系统的热效率和效率逐渐升高,并且存在最佳的运行压力1.75 MPa,使得该系统获得最大发电功率;随着氨水浓度逐渐增大,该系统的发电功率也会逐渐增大,但热效率和效率却逐渐降低;当氨水浓度为85%、运行压力为1.75 MPa、提热温度为90℃时,该系统的热效率和效率分别为7.93%,57.59%。     

基于上原循环中间抽气的OTEC性能和热经济性分析

以温差发电的上原循环为基础，考虑中国南海海域气候条件，采用模拟方法对上原循环的中间抽气环节展开分析，探究其对上原循环发电系统的循环热效率、冷热海水消耗量及循环■效率的影响，并分析其平准化度电成本（LCOE）。研究结果表明，存在最佳额外中间抽气率使循环热效率及■效率同时达到最佳，且对不同中间抽气压力，其所达到最佳值的额外中间抽气率不同。设备投资成本随额外中间抽气率的增加而增加，且成本主要集中在换热器部分。在搭建海洋温差发电工厂时，应考虑具体工况选择合适的中间抽气压力及额外中间抽气率。     

低品位热能超临界有机朗肯循环发电特性分析

利用超临界有机朗肯循环(ORC)发电系统回收温度低于150℃的低品位热能,对超临界工况的3个关键问题:工质选择、加热过程和系统性能进行了分析.结果表明:对于适合超临界ORC发电系统的工质,临界温度相对较高的工质的系统循环热效率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较低,临界温度相对较低的工质的循环热效率较低,但能量利用率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较高;超临界加热器中较高的换热压力和较低的膨胀机入口温度能使热源与工质有更好的热匹配;在热源进口温度和最小换热温差的限制下,存在最佳膨胀机入口温度和膨胀机入口压力,使得系统循环热效率最高.     

海洋温差能开发利用高效热交换技术

海洋温差能储量巨大,全球总量约400亿kW,我国温差能资源十分丰富,达3.67亿kW。海洋温差能清洁可再生、发电波动小、能量密度高,积极开发海洋温差能资源对实现科技兴海战略具有重要意义。高效热交换技术是海洋温差发电的核心技术。由于海洋温差发电过程中海水和工质流量大、换热器介质进出口温差小,开展高效热交换技术适应性分析十分必要。从高效热交换技术出发,对其换热形式进行综述,阐述并分析其在海洋温差能开发利用中的适应性,并对其发展方向进行展望,为海洋温差能发电工程示范和应用提出指导性建议。     

海洋温差能朗肯循环非公沸混合工质理论研究

在海洋温差能发电系统中,氨工质的做功能力较强,缺点是湿工质,且有毒、易燃,安全性较差。文章根据热力学性质互补原则,以R227ea/ammonia混合物作为研究对象,对其应用于海洋温差能朗肯循环的性能进行理论研究。研究结果表明:非公沸混合工质在相变时存在温度滑移,这有利于减少换热不可逆损失;随着混合工质中R227ea质量分数的增加,混合工质的毒性和可燃性降低;当R227ea的质量分数为0.15时,混合工质的热效率达到最大值,为3.1%。     

基于海底黑烟囱的海洋温差发电热力循环系统研究

与传统的海洋温差发电系统不同,海底黑烟囱海洋温差发电系统是以海洋地热为热源,以深海冷水为冷源的发电系统。文章分别分析和计算了以水蒸气为工质的开式系统和以纯氨为工质的闭式系统的循环热效率、换热器负荷、泵耗以及循环净功等相关参数。结果表明,与以纯氨为工质的闭式系统相比,开式系统的热水泵功耗过大,降低高温海水的温度和提高闪蒸压力对开式系统是不利的;以水蒸气为动力循环工质有利于降低换热器的负荷,这对换热器的设计是十分有利的。     

基于BP神经网络ORC系统仿真及变工况运行预测

有机朗肯循环(ORC)系统实验是验证或获得系统性能的有效手段,为了在实验工况有限的前提下获得ORC系统最优运行工况,本文在ORC系统变工况实验研究的基础上,提出了基于BP神经网络的ORC系统性能预测方法并建立了仿真模型。预测结果表明：该模型验证最大误差为3.30%,能够预测出ORC热力性能更优的运行工况,其系统净输出功最大值1.47 kW时的运行质量流量为0.15 kg/s,热效率最大值3.71%时的运行质量流量为0.134 kg/s。     

4-kW有机朗肯循环系统运行特性实验研究

针对分布式发电系统的多工况运行需求,测试了采用R123工质的4.0 kW级有机朗肯循环实验机组在150℃热源条件下,基于工质流量和膨胀机转速控制的多工况运行特性和输出性能。结果表明：机组在膨胀机转速1 000～1 200 r/min性能最佳,提高工质流量可明显改善机组性能;膨胀机输出功和净功效率随工质流量变化趋势相反,在大流量下获得最大输出功3.7 kW,在小流量下取得最大热效率6.41%。涡旋膨胀机内容积比相对较小,机组在测试工况下均运行于欠膨胀状态,其等熵效率在50.0%～60.0%,随工质流量和膨胀机转速的增大而增大。     

低温余热蒸汽闪蒸_双工质联合循环发电系统热力分析

为充分回收矿藏热采过程尾端低温蒸汽余热,提出一种适于蒸汽回收的新型闪蒸-双工质联合循环发电系统,以热力学第一、第二定律为基础,建立了该联合循环热力模型,采用R245fa为循环工质,编制计算程序对系统热效率、输出功率及火用效率进行了热力分析,并将其与单纯闪蒸、双工质朗肯循环进行性能对比。结果表明,在热源温度110℃、压力0.14 MPa情况下,净输出功随闪蒸压力、双工质循环蒸发压力的增大均呈先增大后减小的趋势,当闪蒸压力在0.048 33 MPa,低压级双工质循环蒸发压力为0.389 6 MPa时,系统整体及闪蒸-双工质阶段均存在最大功率,分别为6 249.2 kW、429.2 kW;热效率则随闪蒸压力增大先增大后减小,而随双工质压力的增大不断增大。其中双工质循环的热效率均低于联合循环,在多数情况下单纯闪蒸循环的热效率基本等于联合循环的热效率;火用效率变化规律与净输出功变化规律相同。     

R245fa有机朗肯循环余热发电系统火用分析

以低品位热能驱动的有机朗肯循环发电系统,是实现将低品位热能转变为电能,进而提高热力系统总体热效率,降低污染排放的有效途径之一。本文建立了低品位热能发电系统火用分析模型,对以R245fa为工质的温度低于383.15 K的低品位热能有机朗肯循环余热发电系统进行了火用分析,得到了各环节的能量转换效率并确定了对系统性能影响最大的环节;通过改变蒸发器和冷凝器的压降和传热系数值,分析了主要换热设备的设计和运行性能参数对系统火用效率、热效率和发电量的影响趋势,提出了低品位热能发电系统的优化方向。