基于热力-经济目标的地热发电方式比较  

Performance Comparison of Geothermal Power Generation Based on Thermo-Economic Objective

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作  者:骆超 LUO Chao(School of Architecture and Civil Engineering,Huizhou University,Huizhou 516007,China;Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China;Key Laboratory of Efficient Utilization of Low and Medium Grade Energy(Tianjin University),Ministry of Education,Tianjin 300350,China)

机构地区:[1]惠州学院建筑与土木工程学院,广东惠州516007 [2]中国科学院广州能源研究所,广东广州510640 [3]天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室,天津300350

出  处:《辽宁大学学报(自然科学版)》2022年第3期232-242,共11页Journal of Liaoning University:Natural Sciences Edition

基  金:广东省教育厅高校特色创新资助项目(2020KTSCX143);惠州市科技计划资助项目(2020SD0401029);惠州学院自主创新能力提升计划资助项目(HZU202002);惠州学院博士启动项目(2019JB024);广东省本科高校在线开放课程指导委员会研究课题(2022ZXKC437);惠州学院重点学科资助项目(202206)。

摘  要:通过对不同地热发电系统的热力和经济性能比较,给出不同热源温度下、不同发电方式的单位热水发电量、火用效率、回收期、净现值和内部收益率等性能指标.结果表明,随着热源温度从100℃升高至150℃,单级闪蒸、双工质、两级闪蒸和闪蒸-双工质发电系统的单位热水发电量分别从2.26 kW·h/t升高至7.72 kW·h/t、2.05kW·h/t升高至8.37 kW·h/t、2.96kW·h/t升高至9.96 kW·h/t和2.76kW·h/t升高至9.82 kW·h/t,火用效率分别从18.37%升高至26.91%、16.51%升高至29.44%、24.08%升高至34.72%和22.6%升高至34.63%,两级发电方式的性能指标优于单级;为防止设备和管道结垢,以及使双工质发电具有较优的性能指标,优选R245fa为双工质发电的循环工质;热源温度为130℃时,闪蒸-双工质发电方式的投资回收年限、净现值和内部收益率分别为6.0年、2508000美元和16.09%.该研究成果区别于单一或者两种发电方式的单目标分析,给出了各种不同发电方式的热力和经济双目标比较,是对现有研究的一次技术集成创新,可以为电站建设提供技术支撑,实现我国清洁能源的可持续利用.The thermodynamic and economic performance of different geothermal power systems are analyzed.The performance indicators,such as power capacity per unit geofluid,exergy efficiency,payback period,net present value and internal rate of return of four power systems,are calculated.When the heat source temperature ranges from 100℃to 150℃.the power capacity per unit geofluid increases from 2.26 kW·h/t to 7.72 kW·h/t,2.05 kW·h/t to 8.37 kW·h/t,2.96 kW·h/t to 9.96 kW·h/t and 2.76 kW·h/t to 9.82 kW·h/t for single flash,Organic Rankine Cycle(ORC),double flash and flash-ORC power systems respectively.The performance indicators of two-stage energy conversion systems are better than single flash power system.R245fa is selected as the working fluid based on the anti-scaling and thermodynamic performances.When the heat source temperature is 130℃,the payback period,net present value and internal rate of return of flash-binary power system are six years,$2508000 and 16.09%respectively.The results show that the bi-objective optimization of various power systems is a technology integration innovation and different from single objective optimization.The research can provide technology support for power construction and realize the sustainable development of clean energy in China.

关 键 词:地热发电 闪蒸 双工质 数值模拟 火用效率 

分 类 号:TK3[动力工程及工程热物理—热能工程]

 

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