有机朗肯循环发电系统开发

实验室围绕有机朗肯循环（ORC）可有效利用低品位热能实现热功转换这一国际研究热点，开展了ORC系统工质筛选准则、系统设计与优化、ORC集成发电机组及系统自适应控制动态特性、有机朗肯循环系统孤网运行等方面进行了研究，成功实现了ORC发电机组设计、建造、控制、运行全链条的技术积累。并于相关企业联合推进ORC发电技术的商业化。

1、ORC发电系统设计与优化

开发了ORC系统热力学分析与设计程序，获得软件著作权；建立了亚临界、跨临界和混合工质ORC系统的工质筛选准则为工业界合理选择工质提供了科学依据；开发了ORC系统稳态和动态仿真程序，可实现机组外部环境变化和内部设备损耗对系统运行性能的预测。

2、ORC发电系统集成技术

实验室成功研制5kW和10kW容量移动式ORC集成发电机组，可保证ORC机组在孤网及并网环境下安全可靠运行。以R245fa为工质，采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动，热源温度98-120oC时，最大实测轴功8.57kW，热效率6.68%。

3、ORC驱动反渗透海水淡化复合系统

建立了ORC驱动反渗透海水淡化复合循环系统，利用ORC驱动反渗透高压泵淡化海水，与传统反渗透海水淡化相比，单位产水成本可节省约55%。

基于ORC集成发电技术实验室与广东淳能热电科技股份有限公司在ORC发电系统研制方面进行合作，利用高耗能行业低品位热源驱动ORC发电，向制氢系统供电，实现了热源、ORC及氢能生产的系统集成。通过ORC驱动反渗透膜海水淡化技术，实验室与河北省电力勘测设计研究院在利用低品位能源驱动海水淡化方面进行合作推广。

实验室成功研制5kW和10kW容量移动式ORC集成发电机组，可保证ORC机组在孤网及并网环境下安全可靠运行，机组基于PI控制原理，通过工控机－PLC控制器－工质泵变频器－工质流量这一单回路实现对ORC系统运行参数的自动调节。以R245fa为工质，采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动，热源温度98-120oC时，最大实测轴功8.57kW，热效率6.68%。针对水资源短缺及能源浪费两大问题，基于实验室开发的ORC集成发电系统，建立了ORC驱动反渗透海水淡化复合循环系统，利用ORC驱动反渗透高压泵淡化海水，获得了低温余热与海水淡化特性的关系，与传统反渗透海水淡化相比，单位产水成本可节省约55%。