地熱能源利用的雙壓有機朗肯循環（ORC）的能量經濟評價與優化
前言：開發了一種由地熱熱水驅動的雙壓有機朗肯循環（DORC）用于發電，并從能量、放射能和能值經濟的角度進行了調查和優化。以确定進階壓力和低級壓力變化對系統熱力學和能值經濟性能的影響。
優化的EEOD情況和PCOD情況下的能值效率和發電機關成本分别為33.03%和3.059美分/千瓦時，分别比基準情況改善了0.3%和17.4%。PCOD情況被證明是最佳選擇，其在淨發電功率和機關發電成本方面均優于基準情況和EEOD情況。
全球範圍内地熱能的利用正在增加，2016年的總裝機容量為12.7吉瓦（GW），2015年的年發電量為80.9太瓦時（TWh），占全球電力生産的3％。盡管在全球範圍内，地熱能僅占發電量的一小部分，但在一些國家，地熱能占國家電力發電能力的比例超過10％。
對于産生高溫蒸汽（>235℃）的地熱井，使用幹蒸汽廠，當蒸汽溫度>180℃且<235℃時，閃蒸廠更适用，最後二進制廠用于産生水溫<180℃的水熱井。在二進制循環中，除地熱水外的工作流體經曆一個閉合循環，在換熱器中蒸發，渦輪機中膨脹，冷凝器中冷凝，然後被泵送回換熱器。
DORC的淨功率輸出比SORC高15.2％，比雙回路ORC高35.1％，比Kalina循環系統高43.5％。Thierry等人研究了在90℃ - 110℃熱源溫度範圍内使用工作流體混合物的DORC的性能。相對于SORC系統，DORC的效率提高了12.4％。
由地熱熱水驅動的雙壓有機朗肯循環（DORC），ORC系統包括一個過熱器，高壓（HP）和低壓（LP）蒸發器，HP和LP預熱器，HP和LP渦輪機，等壓冷凝器以及PH和LP泵。
LP泵将從冷凝器出口出來的有機工質壓縮，壓縮的流體通過預熱器1，其中使用LP蒸發器出口流的熱量來增加流體的焓。離開預熱器的工作流體被分成兩部分，一部分有機工質流向LP蒸發器，另一部分流向HP泵，在那裡它進一步被壓縮到進階壓力。
HP泵壓縮後的流體通過預熱器2流過，吸收熱量，然後進入HP蒸發器。蒸發的流體在出口超熱器出口之前經過超熱處理，然後在HP渦輪機中膨脹。離開HP渦輪機的工作流體與LP蒸發器的流體流混合，然後流向LP渦輪機進口，在那裡經曆第二次渦輪機膨脹。
液體工作流體然後被泵送到預熱器1，整個循環完成。地熱熱水是用來驅動ORC系統的熱源。它是一種中溫熱源，最高溫度為150℃，壓力為2525千帕。
地熱井提供的地熱資源進入過熱器，然後從過熱器出口進入HP蒸發器，使工作流體分别進行過熱和蒸發。從HP蒸發器出來的熱水流在預熱器2中預熱高壓（HP）工作流體，然後離開以蒸發低壓（LP）工作流體。
對于每個系統元件，品質和能量守恒以及能值平衡關系可以表示為：在忽略勢能和動能能值的情況下，總能值（E˙）被視為實體能值和化學能值的總和，表示為：實體能值用于量化當系統由特定狀态（T,P）變化為參考狀态（T0,P0）時由于壓力和溫度變化而發生的最大可獲得的有效功。
在系統的能值分析中，單獨計算了系統元件和整個系統的産品能值（E˙p）和燃料能值（E˙f）。對于每個系統元件，能值破壞被定義為産品能值與燃料能值之間的內插補點：ORC的性能評估是以熱效率和能值效率為基礎的系統能量利用因子。
熱效率：顯示了熱效率（ηth）随PHP和PLP壓力變化的變化情況，随着PHP的增加，熱效率逐漸下降，而随着PLP的增加，熱效率急劇增加。這是因為PLP的增加導緻熱源使用率的降低和T19溫度的增加。
由于循環吸收的總熱量Q˙Total取決于Q˙HPE和Q˙preH1的值，其中Q˙HPE的值對Q˙Total的值起主導作用，是以Q˙Total一開始減少然後又增加。在2450 kPa<PHP<2750 kPa和1400 kPa<PLP<1600 kPa的範圍内觀察到了最高的熱效率ηth。
結論：對中溫地熱能源利用的雙壓有機朗肯循環（DORC）進行了熱力學、能值經濟性和優化研究，用于發電。DORC相對于簡單有機朗肯循環（SORC）在第一和第二定律熱力學性能方面的優勢，側重于對DORC進行能值經濟性分析和優化，以确定每個流體的能值成本率，并獲得最小産品成本的優化設計。
觀察到冷凝器的能值破壞率E˙D相對于其他元件最高，這是由于能值在冷凝器中流向冷卻水而損失。為了減少冷凝器中的這種損失，進一步研究可以探讨如何在LP渦輪出口流中利用部分能量進行吸收式制冷或在進入冷凝器之前進行家用熱水加熱，進而提高系統性能。
