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本文来自能源类顶级国际期刊《Renewable and Sustainable Energy Reviews》刊登的文章“Technoeconomic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems”,原文对ORC发电技术在世界范围内的发展概况进行了客观全面的分析,小编特别选取相关内容进行了综述性编译,推荐给有兴趣了解ORC发电技术的中国朋友们。全文主要涵盖以下七个方面,因内容较多,我们将分为上下篇呈现给大家:
本期
1. ORC发电技术的应用领域及经济性分析:包括生物质发电、地热发电、太阳能发电、工业余热发电几个领域。
2. ORC设备厂商及市场概况
ORC应用领域及经济性分析
1. 生物质发电
生物质在农业、工业领域如木材厂、农业废弃物中广泛存在。但是由于实现清洁生物质能燃烧的投资比传统的燃料投入更大,所以对于小型生物质发电厂,其发电成本并没有太大竞争力,可以通过热电联产的方式来实现投资盈利。因此,为了实现高效率转换,生物质热电联产电厂通常是由热需求,而不是电力需求来驱动的。通常,一个典型的生物质热电厂的装机规模在发电功率1~2MW左右,同时可提供6~10MW的热功率。
对于图2的例子,虽然发电效率只有18%,但是整体效率达到88%,比集中利用高了很多。
图3 为一个典型的生物质热电联产ORC系统的工作原理图
此外,目前处理生物质还有另外一种技术:生物质气化燃烧发电。此项技术虽然有更高的热电转化效率,但技术成熟度不及ORC;同时,相比于ORC发电技术,生物质气化燃烧发电涉及更高的初期投资成本(约高出75%)和更高的运行维护成本(约高出200%),因此,目前还无法和ORC竞争。
2. 地热发电
地热温度一般在几十度到300度之间。实际上ORC可利用的温度必须在80度以上,低于这个温度则由于热电转换效率过低而导致经济性很差。地热开发中的勘探成本包括打生产井和回灌井,占总投资成本的比例很高,最高可达70%。此外,由于发电过程中地热水的抽取和回灌耗能大,水泵及工质泵的耗电量要占到总输出功率的30%-50%。
当然,较高温度(150℃以上)的地热源也可使用热电联产方式:冷凝温度设置高一点,比如60℃,ORC系统出来的冷却水即可用于区域供热。在这种情况下,通过牺牲一部分发电效率来换取整体回收效率的提高。
图4 为一个典型的地热发电ORC系统的工作原理图
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