低品位能源发电系统研究进展
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[] L a k e w７ 对 热 源 温 度 为 ８ ０~２ ０ ０ ħ的工质如 , , R １ ３ ４ a R ２ ９ ０, R １ ２ ３, R ２ ２ ７ e a R ２ ４ ５ f a和正戊烷 进 行
利用目前尚处于研究开发阶段 . 由于在一定循环方
发电系统的工质展 开 了 一 系 列 研 究 .Am l a k uA b i e 了分析 , 结果表明 当 热 源 温 度 为 １ 在 ６ ０~２ ０ ０ ħ 时, 上述工质中 R ２ ４ ５ f a的 O R C 余热发电系统输出功率
, , ) ２． C o l l e eo fE l e c t r i c a lE n i n e e r i n G u a n x iU n i v e r s i t N a n n i n ３ ０ ０ ０ ４, C h i n a g g g g y g５
t or e a l i z e e n e r o n v e r s i o n f r o ms o l a r e n e r t oe l e c t r i c e n e r ． Ah i h e r a l i c a t i o ne f f i c i e n c f s o l a r e n Ｇ g yc g y g y g p p yo e r i se x e c t e d ． g y p : , , K e o r d sl o wg r a d ee n e r o w e rg e n e r a t i o ns s t e m, o r a n i cR a n k i n ec c l e o r a n i cm e d i u m, s o l a re n e r Ｇ g y p y g y g yw , h o t o v o l t a i c Ｇ t h e r m a lu t i l i z a t i o n g y p 全球 能 源 形 势 日 益 严 峻 . 美 国 等 一 些 ㊀㊀ 近年来 , 发达国家的能源利用率已超过 ５ 而我国作为能 ０％ , 源消费大国 , 能源利用率却较低
[] , 最大 . M a o 等人 ８ 对 比 分 析 了 R ２ ４ ５ f a R １ １ ３等７ g
采用 R １ ６ ０ ħ 的低品位热能 , １ １ ３ 作为工质循环系统 性能更好 , 而R １ ２ ３, R ２ ４ ５ c a和 R ２ ４ ５ f a工 质 适 用 于 回收温度在 １ １ ０~１ ６ ０ ħ 之 间 的 热 源 .D r e s c h e r等
１] . 器㊁ 工质泵等组成 [
研究应用 , 目前已 形 成 了 一 套 较 为 成 熟 的 技 术 . 而 我国对 O 对O R C 技术的研 究 起 步 较 晚 , R C 技术的 式下 , 工质 的 选 择 将 直 接 影 响 O R C 余热发电系统 [ ６] 的发电能力 , 因此 , 国内外部分学者对 O R C 余热
１ １ ２ , HUAN GH u i l a n CHE NQ i a n L IG a n g, g
t e m e r a t u r ed i f f e r e n t i a lp o w e rg e n e r a t i o na n dt h e r m o a c o u s t i cp o w e rg e n e r a t i o n ． T h ee f f e c t so fo r a n i c p g t h e r m o a c o u s t i cp o w e rg e n e r a t i o ns s t e ma r ea n a l z e d ． Ag r e a tp r o s e c t f o rt h ec o m r e h e n s i v ea l i c a t i o n y y p p p p R a n k i n ec i r c u l a t i o nf l u i d so np e r f o r m a n c eo f t h ep o w e rg e n e r a t i o ns s t e ma n dc o n v e r s i o ne f f i c i e n c f t h e y yo o f s o l a re n e r i sp o i n t e do u t a f t e rd i s c u s s i o no f t h e f e a t u r e sa n dd r a w b a c k so f t h o s ep o w e rg e n e r a t i o na Ｇ g y p , r o a c h e s ． T h ee f f i c i e n tu t i l i z a t i o ns c h e m e f o r s o l a r c e l lw a s t eh e a t i sp r o o s e d n a m e l h eo r a n i cR a n k i n e p p yt g
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第４ ４卷㊀第８期 ２ ０ １ ５年８月
THE RMA LP OWE RG E N E R A T I ON
热㊀力㊀发㊀电
V o l ������ ４ ４㊀N o ������ ８ A u ． ２ ０ １ ５ g
低品位能源发电系统研究进展
( ) 广西大学机械工程学院 , 广西 南宁 ㊀５ 广西大学电气工程学院 , 广西 南宁 ㊀５ １． ３ ０ ０ ０ ４; ２． ３ ０ ０ ０ ４ [ 摘 ㊀㊀㊀ 要 ]介绍了适用于低品位能源的有机朗肯循环余热发电 ㊁ 卡琳娜循环余热发电 ㊁ 温差发电 ㊁ 热声发 统的转换效率 , 指出太阳能的综合利用具有良好的发展前景 . 提出了可有效利用太阳能的太 阳能电池的余热转化为液轮机的电 力 输 出 , 实 现 了 将 太 阳 能 转 化 为 电 能 的 过 程, 提高了太阳 能的综合利用率 . [ 关 ㊀ 键 ㊀ 词 ]低品位能源 ; 发电系统 ; 有机朗肯循环 ; 有机工质 ; 太阳能 ; 光伏光热 [ ( ) 中图分类号 ] 文献标识码 ]A㊀ [ 文 章 编 号] T K １ １㊀ [ １ ０ ０ ２ Ｇ ３ ３ ６ ４ ２ ０ １ ５ ０ ８ Ｇ ０ ０ ０ ８ Ｇ ０ ６ [ ] / 编 号 D O I １ ０． ３ ９ ６ ９j ． i s s n ． １ ０ ０ ２ Ｇ ３ ３ ６ ４． ２ ０ １ ５． ０ ８． ０ ０ ８ 电 ４ 种热发电形式的原理和特点 , 分析了有机朗肯循环工质对系统性能的影响和热声发电系 阳能电池余热方案 , 即光伏光热联合 发 电 的 有 机 朗 肯 循 环 系 统 , 该系统的两相升压装置将太
[ ] １ ２] . 本文主要介绍适用于低品位能源的 到充分利用 [
c i r c u l a t i o ns s t e mc o m b i n h o t o v o l t a i cp o w e rg e n e r a t i o nw i t ht h e r m a l e n e r a t i o n ． T h e t w op h a s eb o o s t e r y gp g , d e v i c e i n t h i s s s t e mc a nc o n v e r t t h e s o l a r c e l l ＇ sw a s t eh e a t i n t op o w e ro u t u t o f t h eh d r a u l i c t u r b i n et h u s y p y
黄惠兰１,ห้องสมุดไป่ตู้陈 ㊀ 强１, 李 ㊀ 刚２
R e s e a r c hp r o r e s s i n l o wg r a d e e n e r e n e r a t i o ns s t e m s g g yg y
( , , ; １． C o l l e eo fM e c h a n i c a lE n i n e e r i n G u a n x iU n i v e r s i t N a n n i n ３ ０ ０ ０ ４, C h i n a g g g g y g５
: A b s t r a c t T h ew o r kp r i n c i l e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so ff o u rt h e r m a lp o w e rg e n e r a t i o na r o a c h e sw h i c ha r e p p p , , , s u i t a b l e t o l o wg r a t ee n e r r ep r e s e n t e d i n c l u d i n h eo r a n i cR a n k i n ec i r c u l a t i o n( O R C) K a l i n ac c l e g ya gt g y
９] 人[ 研究了用于生物 质 能 的 回 热 型 O R C 余热发电
种工质在不同热源 温 度 下 的 性 能 , 发现对温度高于
系统 , 认为当热源温度在３ 最适用于生 ０ ０ ħ 左右时 ,
[０] 物质能发电的 工 质 为 烷 基 苯 .T 对 c h a n c h e等 人 １
F i ． １㊀ W o r k i n r i n c i l eo f t h eO R Cw a s t e g gp p h e a t e n e r a t i o ns s t e m g y
能㊁ 废热等低品位 热 能 具 有 种 类 多 ㊁ 储 量 大 的 特 点, 但由于低品位热能 的 能 量 密 度 较 低 , 一直以来未得
. 工业余热 ㊁ 太阳
有机朗肯循环余热发电 ㊁ 卡琳娜循环余热发电 ㊁ 温差 余热的有效利用方案 .
发电 ㊁ 热声发电 ４ 种发电技术 , 并提出了太阳能电池
收稿日期 : ２ ０ １ ５ Ｇ ０ １ Ｇ ０ ４ ) 基金项目 :国家自然科学基金项目 ( ５ １ ２ ６ ６ ０ ０ １ , 作者简介 :黄惠兰 ( 博士 , 教授 , 主要研究方向为能源利用系统与评价 ㊁ 节能技术 ㊁ 制冷技术等 . １ ９ ６ ８ ) : h E Ｇ m a i l u a n h u i l a n＠g x u ． e d u ． c n g
第８期
黄惠兰 等 ㊀ 低品位能源发电系统研究进展
９
１ ㊀ 有机朗肯循环余热发电技术
１． １㊀ 有机朗肯循环系统组成及工作原理 ] ３ ( , 有 机 朗 肯 循 环[ o r a n i cr a n k i n ec c l e g y , 即 采 用 有 机 物 作 为 循 环 工 质 的 朗 肯 循 环. O R C) 有机工质由于本身具有在较低温度下即可气化产生 较高压力的性质 , 适 用 于 推 动 透 平 做 功, 故O R C余 ) 热发电系统 ( 图１ 可在较低的气体或液体 温 度 下 实 现有效发电 , 其主 要 由 汽 轮 发 电 机 组 ㊁ 蒸 发 器㊁ 冷凝
利用目前尚处于研究开发阶段 . 由于在一定循环方
发电系统的工质展 开 了 一 系 列 研 究 .Am l a k uA b i e 了分析 , 结果表明 当 热 源 温 度 为 １ 在 ６ ０~２ ０ ０ ħ 时, 上述工质中 R ２ ４ ５ f a的 O R C 余热发电系统输出功率
, , ) ２． C o l l e eo fE l e c t r i c a lE n i n e e r i n G u a n x iU n i v e r s i t N a n n i n ３ ０ ０ ０ ４, C h i n a g g g g y g５
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[] , 最大 . M a o 等人 ８ 对 比 分 析 了 R ２ ４ ５ f a R １ １ ３等７ g
采用 R １ ６ ０ ħ 的低品位热能 , １ １ ３ 作为工质循环系统 性能更好 , 而R １ ２ ３, R ２ ４ ５ c a和 R ２ ４ ５ f a工 质 适 用 于 回收温度在 １ １ ０~１ ６ ０ ħ 之 间 的 热 源 .D r e s c h e r等
１] . 器㊁ 工质泵等组成 [
研究应用 , 目前已 形 成 了 一 套 较 为 成 熟 的 技 术 . 而 我国对 O 对O R C 技术的研 究 起 步 较 晚 , R C 技术的 式下 , 工质 的 选 择 将 直 接 影 响 O R C 余热发电系统 [ ６] 的发电能力 , 因此 , 国内外部分学者对 O R C 余热
１ １ ２ , HUAN GH u i l a n CHE NQ i a n L IG a n g, g
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第４ ４卷㊀第８期 ２ ０ １ ５年８月
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低品位能源发电系统研究进展
( ) 广西大学机械工程学院 , 广西 南宁 ㊀５ 广西大学电气工程学院 , 广西 南宁 ㊀５ １． ３ ０ ０ ０ ４; ２． ３ ０ ０ ０ ４ [ 摘 ㊀㊀㊀ 要 ]介绍了适用于低品位能源的有机朗肯循环余热发电 ㊁ 卡琳娜循环余热发电 ㊁ 温差发电 ㊁ 热声发 统的转换效率 , 指出太阳能的综合利用具有良好的发展前景 . 提出了可有效利用太阳能的太 阳能电池的余热转化为液轮机的电 力 输 出 , 实 现 了 将 太 阳 能 转 化 为 电 能 的 过 程, 提高了太阳 能的综合利用率 . [ 关 ㊀ 键 ㊀ 词 ]低品位能源 ; 发电系统 ; 有机朗肯循环 ; 有机工质 ; 太阳能 ; 光伏光热 [ ( ) 中图分类号 ] 文献标识码 ]A㊀ [ 文 章 编 号] T K １ １㊀ [ １ ０ ０ ２ Ｇ ３ ３ ６ ４ ２ ０ １ ５ ０ ８ Ｇ ０ ０ ０ ８ Ｇ ０ ６ [ ] / 编 号 D O I １ ０． ３ ９ ６ ９j ． i s s n ． １ ０ ０ ２ Ｇ ３ ３ ６ ４． ２ ０ １ ５． ０ ８． ０ ０ ８ 电 ４ 种热发电形式的原理和特点 , 分析了有机朗肯循环工质对系统性能的影响和热声发电系 阳能电池余热方案 , 即光伏光热联合 发 电 的 有 机 朗 肯 循 环 系 统 , 该系统的两相升压装置将太
[ ] １ ２] . 本文主要介绍适用于低品位能源的 到充分利用 [
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９] 人[ 研究了用于生物 质 能 的 回 热 型 O R C 余热发电
种工质在不同热源 温 度 下 的 性 能 , 发现对温度高于
系统 , 认为当热源温度在３ 最适用于生 ０ ０ ħ 左右时 ,
[０] 物质能发电的 工 质 为 烷 基 苯 .T 对 c h a n c h e等 人 １
F i ． １㊀ W o r k i n r i n c i l eo f t h eO R Cw a s t e g gp p h e a t e n e r a t i o ns s t e m g y
能㊁ 废热等低品位 热 能 具 有 种 类 多 ㊁ 储 量 大 的 特 点, 但由于低品位热能 的 能 量 密 度 较 低 , 一直以来未得
. 工业余热 ㊁ 太阳
有机朗肯循环余热发电 ㊁ 卡琳娜循环余热发电 ㊁ 温差 余热的有效利用方案 .
发电 ㊁ 热声发电 ４ 种发电技术 , 并提出了太阳能电池
收稿日期 : ２ ０ １ ５ Ｇ ０ １ Ｇ ０ ４ ) 基金项目 :国家自然科学基金项目 ( ５ １ ２ ６ ６ ０ ０ １ , 作者简介 :黄惠兰 ( 博士 , 教授 , 主要研究方向为能源利用系统与评价 ㊁ 节能技术 ㊁ 制冷技术等 . １ ９ ６ ８ ) : h E Ｇ m a i l u a n h u i l a n＠g x u ． e d u ． c n g
第８期
黄惠兰 等 ㊀ 低品位能源发电系统研究进展
９
１ ㊀ 有机朗肯循环余热发电技术
１． １㊀ 有机朗肯循环系统组成及工作原理 ] ３ ( , 有 机 朗 肯 循 环[ o r a n i cr a n k i n ec c l e g y , 即 采 用 有 机 物 作 为 循 环 工 质 的 朗 肯 循 环. O R C) 有机工质由于本身具有在较低温度下即可气化产生 较高压力的性质 , 适 用 于 推 动 透 平 做 功, 故O R C余 ) 热发电系统 ( 图１ 可在较低的气体或液体 温 度 下 实 现有效发电 , 其主 要 由 汽 轮 发 电 机 组 ㊁ 蒸 发 器㊁ 冷凝