發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 04:54

【摘要】：利用干熱巖資源進(jìn)行地?zé)岚l(fā)電的系統(tǒng)在國(guó)際上稱(chēng)為增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)。我國(guó)干熱巖資源豐富,因此開(kāi)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(duì)不同發(fā)電方式進(jìn)行了詳盡的熱力學(xué)分析和系統(tǒng)優(yōu)化,考慮了有機(jī)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(zhǔn)化電力成本和投資回收期兩種方法對(duì)不同復(fù)合發(fā)電方式進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(duì)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(jí)閃蒸系統(tǒng)(SF)、雙級(jí)閃蒸系統(tǒng)(DF)、單級(jí)閃蒸+ORC系統(tǒng)(FORC)、以及雙級(jí)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(guò)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(duì)R123、R152a、異丁烷、正戊烷、和R245fa分別作為ORC工質(zhì)進(jìn)行了研究。詳細(xì)描述并展示了以下參數(shù)的優(yōu)化過(guò)程:DF系統(tǒng)中第二級(jí)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(biāo)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(guò)SF凈發(fā)電量20%作為DF、FORC和DFORC的選用標(biāo)準(zhǔn),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(duì)不同復(fù)合發(fā)電方式的優(yōu)化結(jié)果表明:以?xún)舭l(fā)電量最大化做為目標(biāo)函數(shù)所得到的優(yōu)化參數(shù)更具實(shí)用價(jià)值。對(duì)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(dāng)?shù)責(zé)崃黧w溫度較高時(shí)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(zhǎng)率均隨地?zé)崃黧w溫度的增加而增長(zhǎng);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(duì)平準(zhǔn)化電力成本的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明DF發(fā)電方式有明顯優(yōu)勢(shì)。FORC系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)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(zhǎng)期運(yùn)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(duì)煤改氣的進(jìn)一步要求，可以預(yù)見(jiàn)如果不大力發(fā)展扶持新能源的利用和新能源在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比，我國(guó)天然氣需求量還將繼續(xù)大幅增加，進(jìn)一步增加對(duì)進(jìn)口的依賴(lài)度。受地緣政治不確定性、國(guó)際能源需求增加、能源占有市場(chǎng)爭(zhēng)奪的影響，我國(guó)能源安全形勢(shì)嚴(yán)峻。表 1-1 2015 年中國(guó)一次能源費(fèi)量（億頓標(biāo)準(zhǔn)煤）（國(guó)家統(tǒng)計(jì)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(duì)于有機(jī)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(jī)朗肯發(fā)電循環(huán)在中低定性好、熱效率高。通過(guò)優(yōu)化有機(jī)工質(zhì)的蒸發(fā)溫度可以實(shí)總發(fā)電量最大化。但是當(dāng)熱源干度較高時(shí)，不利于 ORC且 ORC 系統(tǒng)相對(duì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM616

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2607070