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基于气液两相地热源的ORC发电系统工质筛选

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动力工程学报 2024年第1期44卷 68-75页

作者：赵斌温柔边技超刘瑞龚宇烈王善民长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410114 北京电力设备总厂有限公司北京102401 中国科学院广州能源研究所广州510640 西藏地热产业协会拉萨850000

针对以热源温度为140℃的气液两相混合地热流体为热源驱动的有机朗肯循环(ORC)发电系统最佳工质筛选问题,选取6种干工质,通过在MATLAB中搭建系统模型,分析了各工质蒸发温度对系统热力性能的影响,对比了不同蒸气质量分数下最佳蒸发温度... 详细信息

针对以热源温度为140℃的气液两相混合地热流体为热源驱动的有机朗肯循环(ORC)发电系统最佳工质筛选问题,选取6种干工质,通过在MATLAB中搭建系统模型,分析了各工质蒸发温度对系统热力性能的影响,对比了不同蒸气质量分数下最佳蒸发温度随热源温度的变化规律,并研究了热源质量流量对系统净输出功率的影响以及蒸发温度对回灌温度的影响。结果表明:综合考虑工质的热力性能、物理化学稳定性、热源匹配性以及回灌温度对地热ORC发电系统的影响,工质R601a(异戊烷)可作为以140℃气液两相混合地热流体为热源驱动的ORC发电系统的最佳适用工质。

关键词：地热电站有机朗肯循环性能分析有机工质筛选

地热发电及高效高集成梯级利用关键技术与应用

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中国科技成果 2024年第4期25卷 16-17页

作者：无龚宇烈李华山卜宪标罗向龙陆振能邱泽晶曲勇王令宝胡韩莹杨海祥中国科学院广州能源研究所丰顺县生产力促进中心广东工业大学广州万宝集团有限公司国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司烟台欧森纳地源空调股份有限公司不详

加快提升清洁可再生能源在能源供给结构中的占比是实现“双碳”目标的重要路径,地热对于我国实现“双碳”目标具有不可替代的作用,已实现年减排CO_(2)约1亿吨。地热能最大优势在于它的稳定性、连续性和高利用效率,可为未来新型电力和热... 详细信息

加快提升清洁可再生能源在能源供给结构中的占比是实现“双碳”目标的重要路径,地热对于我国实现“双碳”目标具有不可替代的作用,已实现年减排CO_(2)约1亿吨。地热能最大优势在于它的稳定性、连续性和高利用效率,可为未来新型电力和热力系统承担基础负荷。

关键词：清洁可再生能源梯级利用能源供给结构新型电力地热发电热力系统地热能高集成

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高温热泵蒸汽系统的动态响应及扰动优化

化工进展 2023年第4期42卷 1719-1727页

作者：刘广平陆振能龚宇烈中国科学技术大学能源科学与技术学院广东广州510640 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

为提升以R1233zd(E)为工质的高温热泵蒸汽系统在非设计工况下系统运行的稳定性,基于Modelica语言建立了系统的仿真模型,考察了是否带有回热器及热源温度、质量流量、工质质量流量这些内外扰动对系统性能的影响。结果表明,在添加回热器... 详细信息

为提升以R1233zd(E)为工质的高温热泵蒸汽系统在非设计工况下系统运行的稳定性,基于Modelica语言建立了系统的仿真模型,考察了是否带有回热器及热源温度、质量流量、工质质量流量这些内外扰动对系统性能的影响。结果表明,在添加回热器后系统的性能系数提升了16.1%,沿着工质的流动方向,越远离波动源工质性能参数越趋于稳定,且状态参数的灵敏性排序为:工质质量流量扰动>热源温度扰动>热源质量流量扰动。另外,为提高系统抗干扰性,通过PI控制器对节流阀开度进行调节,优化后内外部扰动下所有性能参数的稳定性都得以提升,尤其是工质质量流量扰动下从无法稳定输出蒸汽到以较稳定方式输出140℃蒸汽,且三扰动因素下其产汽量分别提升了20.8%、3.0%和1.9%。

关键词：高温热泵闪蒸动态仿真内外部扰动优化 Modelica语言

基于热-流-化耦合作用的单井增强地热系统性能分析

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化工进展 2023年第2期42卷 711-721页

作者：郭志鹏卜宪标李华山龚宇烈王令宝中国科学技术大学工程科学学院安徽合肥230026 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

地热流体中的矿物溶解沉淀对地热资源开发具有重要影响。本文基于水-SiO_(2)反应速率控制方程,建立了单井增强地热系统(SEGS)热-流-化(THC)耦合数值模型,利用解析解验证了流动换热模型和溶质运移模型的准确性,模拟分析了储层温度、SiO_... 详细信息

地热流体中的矿物溶解沉淀对地热资源开发具有重要影响。本文基于水-SiO_(2)反应速率控制方程,建立了单井增强地热系统(SEGS)热-流-化(THC)耦合数值模型,利用解析解验证了流动换热模型和溶质运移模型的准确性,模拟分析了储层温度、SiO_(2)浓度、反应速率和裂隙宽度之间的耦合关系。基于离散裂隙模型,分析了注入矿物浓度和注入流量对SEGS取热性能的影响。结果表明:①过饱和注入引起的矿物沉淀与欠饱和注入引起的矿物溶解均发生在远离注入段的一定距离处,裂隙宽度的改变呈带状分布,反应速率峰值随时间推移向外围移动;②由热-流(TH)与热-流-化(THC)耦合模型得出的注入压力和采出温度最大相差2.12MPa和4.66℃。欠饱和注入降低了注入压力,加快了采出温度的衰减,过饱和注入则与之相反;③注入流体中的SiO_(2)浓度每增加0.005mol/kg,30年平均注入压力增加0.5MPa,平均采出温度增加0.4℃。将注入流量从8kg/s提高至12kg/s,对于过饱和注入,系统运行30年后的注入压力提高7.2MPa,采出温度下降8.58℃;对于欠饱和注入,注入压力提高5.14MPa,采出温度下降10.43℃。

关键词：地热能热-流-化耦合多孔介质渗透率矿物浓度

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长三角地区地热能发展路线图

科技导报 2023年第12期41卷 12-19页

作者：庞忠和孔彦龙龚宇烈汪集暘中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院广州能源研究所广州510651

简述了中国地热产业发展现状,梳理了长江三角洲地区地热资源潜力和分布特征、地热利用现状与市场需求、地热开发利用中的创新技术、地热产业发展的新模式。面向国家“双碳”目标,提出了该地区地热产业发展的框架性路线图。研究认为,在... 详细信息

简述了中国地热产业发展现状,梳理了长江三角洲地区地热资源潜力和分布特征、地热利用现状与市场需求、地热开发利用中的创新技术、地热产业发展的新模式。面向国家“双碳”目标,提出了该地区地热产业发展的框架性路线图。研究认为,在经济发达的长江三角洲地区,人口密度较大,建筑用能占比高,居民供暖和制冷需求大,而化石能源供暖导致空气质量下降,碳排放量增加。与此同时,长三角地区地热资源,尤其是浅层地热能资源比较丰富、开发利用基础好、技术比较先进。如果做好顶层设计,将地热能开发利用纳入能源产业发展规划,加以积极的政策引导和必要的扶持,加大科技研发和示范支持力度,那么地热能综合开发利用有望为地方能源转型和实现“双碳”目标做出更大的贡献。

关键词：路线图地热直接利用碳中和区域供暖长江三角洲地热储能

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西藏地热能开发利用现状及发展前景

热力发电 2023年第1期52卷 1-6页

作者：赵斌吕玥温柔龚宇烈王善民长沙理工大学能源与动力工程学院湖南长沙410114 中国科学院广州能源研究所广东广州510640 西藏地热产业协会西藏拉萨850000

西藏地处青藏高原腹地,海拔4 000 m以上的地区占全区总面积的85%,地热资源非常丰富。为实现地热资源的合理开采,结合国家“双碳”战略,对西藏地热资源的开发利用现状进行了全面梳理,提出了地热产业未来发展的建议。分析表明:西藏水热型... 详细信息

西藏地处青藏高原腹地,海拔4 000 m以上的地区占全区总面积的85%,地热资源非常丰富。为实现地热资源的合理开采,结合国家“双碳”战略,对西藏地热资源的开发利用现状进行了全面梳理,提出了地热产业未来发展的建议。分析表明:西藏水热型和干热岩型地热资源存储量大、品质好,发电潜力巨大,而浅层地热资源主要分布在拉萨,可结合热泵技术为当地供暖。目前在地质勘查、技术改进、装备研发、运营管理等方面仍存在一些问题,需开展有机朗肯循环机组研发、搭建增强型地热系统实验平台,科学地开发深层地热能。研究表明:西藏地热资源开发利用应遵循“勘测为基、发电为主、供暖为辅、装备提升、梯级利用”的原则,推进地热资源的科学开采和高效利用,完善地热产业链,从而有效改善西藏地区能源消费结构。

关键词：西藏地热资源典型案例五步原则发展前景

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闪蒸-双工质联合发电系统热力性能比较

化工进展 2017年第4期36卷 1521-1528页

作者：罗珂骆超龚宇烈中国科学院广州能源研究所可再生能源重点实验室广东广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049

为了筛选出适宜于闪蒸-双工质联合发电系统的循环工质,建立了闪蒸-双工质联合发电系统的热力学模型。在这个计算模型中,采用热水温度范围为100~150℃,热水流量取为36t/h,冷却水进口温度设定为15℃。以单位热水净发电量、热效率、?效率... 详细信息

为了筛选出适宜于闪蒸-双工质联合发电系统的循环工质,建立了闪蒸-双工质联合发电系统的热力学模型。在这个计算模型中,采用热水温度范围为100~150℃,热水流量取为36t/h,冷却水进口温度设定为15℃。以单位热水净发电量、热效率、?效率和系统不可逆损失作为联合系统性能的评价指标,研究5种有机工质(R236fa、R600a、R600、R245fa、R601a)的运行参数,比较不同地热流体温度条件下这5种有机工质的做功能力,确立了联合发电系统的最佳循环工质。研究结果表明:联合系统的净发电量随着闪蒸温度的增加呈先增大后减小的趋势,每种工质都有一个最佳的闪蒸温度使得联合系统的单位热水净发电量达到最大;综合考虑这5种工质的环保性能和热力学性能,工质R245fa是综合性能最好的工质,可作为闪蒸-双工质联合发电系统的有机工质。

关键词：闪蒸-双工质联合发电工质选择最佳闪蒸温度热效率 [火用]效率

基于热流固耦合的增强型地热有机朗肯循环发电系统性能分析

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地球学报 2023年第1期44卷 211-220页

作者：王令宝郭志鹏卜宪标李华山龚宇烈中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学技术大学工程科学学院安徽合肥230026

本文建立了耦合井筒、热储、有机朗肯循环发电系统的详细数学模型,包括三维非稳态热流固耦合模型和有机朗肯循环发电系统热动力学模型,参考青海省共和县恰卜恰干热岩体地热地质特征,包括压裂储层、围岩、裂隙、井筒等特征参数,研究了注... 详细信息

本文建立了耦合井筒、热储、有机朗肯循环发电系统的详细数学模型,包括三维非稳态热流固耦合模型和有机朗肯循环发电系统热动力学模型,参考青海省共和县恰卜恰干热岩体地热地质特征,包括压裂储层、围岩、裂隙、井筒等特征参数,研究了注入流量、注入温度和井间距对系统净输出功、年均净输出功和热效率的影响规律。结果表明:在一定的注入流量、注入温度和净间距下,随着时间的推移,岩石孔隙压力和热应力作用使得裂隙渗透率增大,注入泵功耗是降低的,净输出功和热效率也是降低的。注入流量的增大提高了膨胀机轴功、注入泵功耗和生产温度衰减速率,进而导致热效率降低,存在最优的注入流量50 kg/s,使得年均净输出功达到最大值1470.1 kW。注入温度的增大可以提高系统热效率,降低净输出功的年均衰减速率,当注入温度为60℃时,年均净输出功最大。井间距的增大减缓了生产温度的衰减速率,有利于热效率的提高,但是也同时也增大了膨胀机轴功和注入泵功耗。当分支井间距为450 m时,年均净输出功达到最大值1497.3 kW。此研究可为增强地热发电系统的开发利用提供指导。

关键词：增强地热系统有机朗肯循环热流固耦合净输出功热效率

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U型管桩埋换热器稳态传热模拟研究

太阳能学报 2005年第1期26卷 59-62页

作者：赵军吴挺朱强龚宇烈天津大学机械学院热能工程系天津300072

采用能量平衡的方法建立了土壤层内U型管桩埋换热器稳态传热模型,并以天津市一地源热泵实际工程为背景,模拟计算了管脚热影响因子、土壤导热系数等对U型管桩埋换热器的传热特性的影响。

关键词：地源热泵 U型管桩埋换热器管脚热影响因子