太阳能地热能联合驱动有机朗肯循环系统性能分析

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作者单位:: 1. 吉林省热力工程设计研究有限责任公司，长春 130000 ；2. 敦化经济开发区管理委员会，吉林敦化 133700 ； 3. 东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林 132012

摘要:: 为高效协同利用中低温可再生能源、助力“双碳”目标实现，提出一种太阳能与地热能联合驱动的有机朗肯循环（ORC）系统，以主辅热源互补方式有效缓解太阳能的间歇性问题。基于可视化热力系统建模软件 EBSILON 构建模块化热力学模型，经验证，误差低于 1%。研究重点探究了直接法向辐照度（DNI）、蒸发温度、集热场出口温度、窄点温差、回热度及地热子系统参数对系统发电功率与热效率的影响规律，并对 R245fa 等 6 种有机工质进行了综合性能对比与适配性分析。结果表明：DNI 与蒸发温度是影响系统功率的核心因素；研究明确了不同工况下的最优工质选择，其中 R124 综合性能最优，R245ca 高温适配性突出，低全球变暖潜能值工质 R1233zd（E）兼具性能与环保优势。同时，研究给出了回热度不高于 60%、窄点温差 5~7 ℃等关键工程参数优化区间。地热子系统耦合可显著提升系统功率并有效平抑太阳能波动。本研究系统揭示了联合驱动ORC 系统的性能演化规律与工质适配特性，所提出的参数优化区间与选型准则，可为太阳能 - 地热能互补利用系统的工程设计与运行优化提供理论依据。