太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性模擬與分析.pdf

1、我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，且資源豐富地區(qū)地廣人稀，太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用潛力巨大。但現(xiàn)階段，由于缺乏高效的技術(shù)手段，加之太陽(yáng)能本身能流密度低等缺點(diǎn)，使得太陽(yáng)能利用率較低。有機(jī)朗肯循環(huán)（Organic Rankine Cycle，即ORC）具有循環(huán)效率高、蒸發(fā)壓力和溫度低等特點(diǎn)，是一種良好的中低品位能源利用技術(shù)與太陽(yáng)能具有良好的匹配。因此，發(fā)展太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)，對(duì)緩解我國(guó)能源緊張，完善我國(guó)中低品位熱能利用技術(shù)具有重要意義。
　　本文

2、在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上完成了200kW級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的工況、設(shè)備選型以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)并搭建了太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括熱源環(huán)路、ORC環(huán)路、冷卻環(huán)路等。采用R123為循環(huán)工質(zhì)，以T-55導(dǎo)熱油為熱源，采用管殼式換熱器，工質(zhì)泵采用屏蔽泵。
　　基于所設(shè)計(jì)的實(shí)際系統(tǒng)，本文建立了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能模型。以質(zhì)量守恒方程、能量守恒方程為基礎(chǔ)，利用分布參數(shù)法建立換熱器模型。汽輪機(jī)與泵模型因響應(yīng)遠(yuǎn)小于換熱器而采用穩(wěn)態(tài)模型，其出口參數(shù)分別

3、由壓比、揚(yáng)程以及效率決定。基于建立的模型，設(shè)計(jì)了仿真模擬的研究方法，從模型參數(shù)、參數(shù)間關(guān)系和求解過(guò)程三個(gè)方面討論了太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)ORC系統(tǒng)模型的求解方法。
　　利用Simulink仿真平臺(tái)，依據(jù)建立的模型和仿真模擬方法，構(gòu)建了太陽(yáng)能ORC系統(tǒng)各部件的仿真模塊，并根據(jù)系統(tǒng)部件之間的耦合關(guān)系，將部件連接組合為動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型。依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，并對(duì)系統(tǒng)在典型日標(biāo)準(zhǔn)工況下以及在云擾動(dòng)和泵故障等非標(biāo)準(zhǔn)工況下，運(yùn)行性能進(jìn)行模擬

4、。結(jié)果表明：（1）典型日條件下，系統(tǒng)主要部件熱/電功率與太陽(yáng)直射輻射量變化趨勢(shì)相同，夏至日條件下，輻射對(duì)系統(tǒng)影響最大，蒸發(fā)器和冷凝器換熱功率、汽輪機(jī)做功功率最大相對(duì)變化量分別為18.2％、18.0%以及18.4%，而最大效率變化僅為2.3%；（2）太陽(yáng)能輻射階躍導(dǎo)致的熱源溫度階躍與系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間呈線性關(guān)系，且云擾動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)的影響分別較蒸發(fā)器和冷凝器多2.21%和2.67%；（3）系統(tǒng)因?qū)嵊捅门c冷卻環(huán)路泵故障導(dǎo)致系統(tǒng)達(dá)到惡劣工況時(shí)間與流量