地熱和生物質燃氣聯合發電系統建模與熱力性能分析

趙　波，李　達，王　恭，曹生現

(東北電力大學 自動化工程學院，吉林 吉林 132012)

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地熱和生物質燃氣聯合發電系統建模與熱力性能分析

趙波，李達，王恭，曹生現

(東北電力大學 自動化工程學院，吉林 吉林 132012)

摘要：針對中低溫地熱能電站發電效率低等缺陷，提出一種中低溫地熱和生物質燃氣聯合發電系統，采用熱量大、溫度低的地熱能蒸發動力循環工質，溫度高、熱量少的生物質厭氧消化產氣過熱工質，初步選用氨為循環工質，建立系統熱力性能分析模型，分析變工況特性下系統的循環熱效率、生物質能利用分數和能-電轉換效率，依據系統組成型式，建立地熱能與生物質燃氣聯合發電系統成本計算模型，結果表明：工質過熱度從0 ℃提高到220 ℃時，生物質能利用分數從0%增加到38.60%，能-電轉換效率從5.84%提高到23.85%，LEC成本由0.105 5 $/kWh降低到0.070 7 $/kWh。結果可為中低溫地熱與生物質燃氣聯合發電系統的設計和性能評估提供理論依據。

關鍵詞：地熱能；厭氧消化；生物質能利用分數；能-電轉換效率；發電成本

地熱能作為自然能源的一種，儲量大、低碳、清潔、可直接利用，其優勢在于：壽命期內，不受陰晴晝夜變化的影響而能連續穩定供應。我國已查明的地熱資源相當于2 000萬億噸標煤，占全球已查明地熱資源量的40%，但其絕大部分屬于中(150 ℃-90 ℃)低(<90 ℃)溫地熱資源[1]，直接用于蒸汽動力循環發電，因工質焓降過小，熱效率很低(僅3%-6%)而被棄。

為了更高效的開發利用中低溫地熱資源，國內外學者對雙工質循環系統開展了廣泛的研究，其中Ghasemi H等[2]、劉繼芬等[3]分別建立中低溫地熱有機朗肯循環系統性能計算模型，分析運行工況和工質對系統做功能力的影響。……