【摘要】：利用干熱巖資源進行地?zé)岚l(fā)電的系統(tǒng)在國際上稱為增強型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)。我國干熱巖資源豐富,因此開展與干熱巖資源相匹配的最佳發(fā)電方式的研究十分重要。本文對不同發(fā)電方式進行了詳盡的熱力學(xué)分析和系統(tǒng)優(yōu)化,考慮了有機朗肯循環(huán)(ORC)常用的五種工質(zhì),繪制了三種復(fù)合發(fā)電方式在不同地?zé)崃黧w工況下的適用范圍圖。此外,本研究采用了平準化電力成本和投資回收期兩種方法對不同復(fù)合發(fā)電方式進行了詳細的技術(shù)經(jīng)濟分析。本研究為選擇EGS最佳發(fā)電方案提供了有效的分析方法,獲得的數(shù)據(jù)與結(jié)論對工程應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。本文分析了四種發(fā)電方式:單級閃蒸系統(tǒng)(SF)、雙級閃蒸系統(tǒng)(DF)、單級閃蒸+ORC系統(tǒng)(FORC)、以及雙級閃蒸+ORC系統(tǒng)(DFORC)。其中SF為基本循環(huán),其他復(fù)合發(fā)電方式的凈增發(fā)電量通過與SF比較得出。本文建立了SF、DF、FORC、DFORC四種發(fā)電方式的熱力模型,對R123、R152a、異丁烷、正戊烷、和R245fa分別作為ORC工質(zhì)進行了研究。詳細描述并展示了以下參數(shù)的優(yōu)化過程:DF系統(tǒng)中第二級閃蒸溫度、FORC系統(tǒng)中ORC蒸發(fā)溫度、以及DFORC系統(tǒng)中ORC蒸發(fā)溫度。本研究以系統(tǒng)凈發(fā)電量最大化作為目標函數(shù),在不同地?zé)釛l件下分析了各優(yōu)化參數(shù)的變化規(guī)律,以超過SF凈發(fā)電量20%作為DF、FORC和DFORC的選用標準,繪制了DF、FORC、DFORC發(fā)電方式在不同地?zé)崃黧w工況下的適用范圍圖。在給定的地?zé)崃黧w溫度和干度條件下,對不同復(fù)合發(fā)電方式的優(yōu)化結(jié)果表明:以凈發(fā)電量最大化做為目標函數(shù)所得到的優(yōu)化參數(shù)更具實用價值。對不同地?zé)崃黧w情況(溫度=80~260℃;干度=0~0.4)的優(yōu)化結(jié)果顯示:最佳閃蒸溫度及ORC蒸發(fā)溫度均隨地?zé)崃黧w溫度的升高而升高,隨地?zé)崃黧w干度的增加而升高,當?shù)責(zé)崃黧w溫度較高時更為明顯。每種復(fù)合發(fā)電方式的適用范圍既是地?zé)崃黧w溫度的函數(shù)也是地?zé)崃黧w干度的函數(shù)。三種復(fù)合發(fā)電方式的凈發(fā)電量及凈發(fā)電量增長率均隨地?zé)崃黧w溫度的增加而增長;在每種復(fù)合發(fā)電方式的適用范圍內(nèi),干度越小,復(fù)合發(fā)電方式的優(yōu)越性就越明顯。對平準化電力成本的技術(shù)經(jīng)濟分析表明DF發(fā)電方式有明顯優(yōu)勢。FORC系統(tǒng)的經(jīng)濟性也優(yōu)于SF系統(tǒng),但受限于ORC工質(zhì)的臨界溫度,在較低地?zé)崃黧w溫度情況下,其發(fā)電成本一般較大。DFORC發(fā)電方式的平準化電力成本與SF系統(tǒng)相比基本相同,但由于DFORC系統(tǒng)凈發(fā)電量多,長期運行的效益明顯,仍不失為可供選擇的一種EGS發(fā)電方式。
【圖文】：

第一章 緒 論政策上對煤改氣的進一步要求，可以預(yù)見如果不大力發(fā)展扶持新能源的利用和新能源在我國能源消費結(jié)構(gòu)中的占比，我國天然氣需求量還將繼續(xù)大幅增加，進一步增加對進口的依賴度。受地緣政治不確定性、國際能源需求增加、能源占有市場爭奪的影響，我國能源安全形勢嚴峻。表 1-1 2015 年中國一次能源費量（億頓標準煤）（國家統(tǒng)計局，，2015）Table 1-1 China's primary energy expenditure in 2015 (100 million standard coal) (NationaBureau of Statistics of the People's Republic of China, 2015)總量 煤炭 石油 天然氣 可再生能源43 27.52 7.78 2.54 5.16

第一章 緒 論量的 43%[1]。對于有機朗肯循環(huán)發(fā)電，由于循環(huán)工質(zhì)的低沸于中低溫地?zé)崃黧w發(fā)電[2-5]。且有機朗肯發(fā)電循環(huán)在中低定性好、熱效率高。通過優(yōu)化有機工質(zhì)的蒸發(fā)溫度可以實總發(fā)電量最大化。但是當熱源干度較高時，不利于 ORC且 ORC 系統(tǒng)相對于水蒸氣閃蒸發(fā)電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM616

【參考文獻】

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本文編號：2607070