光伏光热联合发电系统中的有机朗肯循环研究

摘要

在太阳能光伏发电技术中,聚光砷化镓电池发电具有较大发展前景,而且其工作时有大量余热可以利用,因此提出通过有机朗肯循环(ORC)系统进行余热发电,实现光伏光热联合发电的方案。确定联合发电系统中的有机朗肯循环是本文的研究重点。
　　本文在引出光伏光热联合发电的研究方案的基础上,叙述了有机朗肯循环和其膨胀机,分析和建立了综合考虑系统的经济性、系统性能和余热利用率的综合目标函数和有机朗肯循环的优化数学模型,并通过该模型研究分析多种变量对系统性能的影响,对比不同工质,设计和搭建实验台架,进行初步试验。具体工作如下:
　　1、确定应用于光伏光热联合发电系统中的有机朗肯循环的重要组成部件,膨胀机的选型,说明了本文选择有机朗肯循环工质的依据,并初步选择了8种备选工质。
　　2、理论分析有机朗肯循环的热力过程,主要换热器的换热面积的计算,获取循环的工质和导热油的物性参数,选取数学模型的目标参数、变量和约束条件,综合考虑系统的经济性、系统性能和余热利用率,采用线性加权法构建系统的优化目标函数,建立了联合发电系统的有机朗肯循环的数学模型。
　　3、利用已建立的系统综合目标函数优化模型,采用遗传算法进行优化分析。分析蒸发压力和冷凝压力对有机朗肯循环性能的影响,确定两变量是循环重要影响因素,而且存在有最佳压力使得系统综合性能最好;优化对比8种备选工质性能,认为 R600和R245fa综合性能较好,R134a和R22较差;研究蒸发器和冷凝器内流速对有机朗肯循环性能的影响,结果表明流速的增大会使系统综合性能下降;考察热源温度与循环性能的关系,得出热源温度越高系统综合性能越好,100℃以下R245fa较好,100℃以上R123较好。
　　4、设计和搭建有机朗肯循环实验平台,进行初步试验,简要分析试验数据,粗略总结设计与实验过程所存在的问题。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 课题方案的提出

1.3 有机朗肯循环发电的研究

1.4 本文的研究内容

第二章 有机朗肯循环及其主要部件和工质的选择

2.1 有机朗肯循环

2.2有机朗肯循环的主要部件

2.3 低沸点工质的选择

2.4 本章小结

第三章 有机朗肯循环的主要参数寻优

3.1 有机朗肯循的热力学分析

3.2 优化模型和算法

3.3单工质优化结果

3.4多种工质优化结果对比

3.5 工质流速对系统性能的影响

3.6 热源温度对系统的影响分析

3.7 本章小结

第四章 发电系统的有机朗肯循环实验台搭建

4.1 实验的主要设备

4.2 实验的其他设备

4.3 实验步骤

4.4 试验初步数据

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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