地热能源利用的双压有机朗肯循环（ORC）的能量经济评价与优化
前言：开发了一种由地热热水驱动的双压有机朗肯循环（DORC）用于发电，并从能量、放射能和能值经济的角度进行了调查和优化。以确定高级压力和低级压力变化对系统热力学和能值经济性能的影响。
优化的EEOD情况和PCOD情况下的能值效率和发电单位成本分别为33.03%和3.059美分/千瓦时，分别比基准情况改善了0.3%和17.4%。PCOD情况被证明是最佳选择，其在净发电功率和单位发电成本方面均优于基准情况和EEOD情况。
全球范围内地热能的利用正在增加，2016年的总装机容量为12.7吉瓦（GW），2015年的年发电量为80.9太瓦时（TWh），占全球电力生产的3％。尽管在全球范围内，地热能仅占发电量的一小部分，但在一些国家，地热能占国家电力发电能力的比例超过10％。
对于产生高温蒸汽（>235℃）的地热井，使用干蒸汽厂，当蒸汽温度>180℃且<235℃时，闪蒸厂更适用，最后二元厂用于产生水温<180℃的水热井。在二元循环中，除地热水外的工作流体经历一个闭合循环，在换热器中蒸发，涡轮机中膨胀，冷凝器中冷凝，然后被泵送回换热器。
DORC的净功率输出比SORC高15.2％，比双回路ORC高35.1％，比Kalina循环系统高43.5％。Thierry等人研究了在90℃ - 110℃热源温度范围内使用工作流体混合物的DORC的性能。相对于SORC系统，DORC的效率提高了12.4％。
由地热热水驱动的双压有机朗肯循环（DORC），ORC系统包括一个过热器，高压（HP）和低压（LP）蒸发器，HP和LP预热器，HP和LP涡轮机，等压冷凝器以及PH和LP泵。
LP泵将从冷凝器出口出来的有机工质压缩，压缩的流体通过预热器1，其中使用LP蒸发器出口流的热量来增加流体的焓。离开预热器的工作流体被分成两部分，一部分有机工质流向LP蒸发器，另一部分流向HP泵，在那里它进一步被压缩到高级压力。
HP泵压缩后的流体通过预热器2流过，吸收热量，然后进入HP蒸发器。蒸发的流体在出口超热器出口之前经过超热处理，然后在HP涡轮机中膨胀。离开HP涡轮机的工作流体与LP蒸发器的流体流混合，然后流向LP涡轮机进口，在那里经历第二次涡轮机膨胀。
液体工作流体然后被泵送到预热器1，整个循环完成。地热热水是用来驱动ORC系统的热源。它是一种中温热源，最高温度为150℃，压力为2525千帕。
地热井提供的地热资源进入过热器，然后从过热器出口进入HP蒸发器，使工作流体分别进行过热和蒸发。从HP蒸发器出来的热水流在预热器2中预热高压（HP）工作流体，然后离开以蒸发低压（LP）工作流体。
对于每个系统组件，质量和能量守恒以及能值平衡关系可以表示为：在忽略势能和动能能值的情况下，总能值（E˙）被视为物理能值和化学能值的总和，表示为：物理能值用于量化当系统由特定状态（T,P）变化为参考状态（T0,P0）时由于压力和温度变化而发生的最大可获得的有效功。
在系统的能值分析中，单独计算了系统组件和整个系统的产品能值（E˙p）和燃料能值（E˙f）。对于每个系统组件，能值破坏被定义为产品能值与燃料能值之间的差值：ORC的性能评估是以热效率和能值效率为基础的系统能量利用因子。
热效率：显示了热效率（ηth）随PHP和PLP压力变化的变化情况，随着PHP的增加，热效率逐渐下降，而随着PLP的增加，热效率急剧增加。这是因为PLP的增加导致热源利用率的降低和T19温度的增加。
由于循环吸收的总热量Q˙Total取决于Q˙HPE和Q˙preH1的值，其中Q˙HPE的值对Q˙Total的值起主导作用，所以Q˙Total一开始减少然后又增加。在2450 kPa<PHP<2750 kPa和1400 kPa<PLP<1600 kPa的范围内观察到了最高的热效率ηth。
结论：对中温地热能源利用的双压有机朗肯循环（DORC）进行了热力学、能值经济性和优化研究，用于发电。DORC相对于简单有机朗肯循环（SORC）在第一和第二定律热力学性能方面的优势，侧重于对DORC进行能值经济性分析和优化，以确定每个流体的能值成本率，并获得最小产品成本的优化设计。
观察到冷凝器的能值破坏率E˙D相对于其他组件最高，这是由于能值在冷凝器中流向冷却水而损失。为了减少冷凝器中的这种损失，进一步研究可以探讨如何在LP涡轮出口流中利用部分能量进行吸收式制冷或在进入冷凝器之前进行家用热水加热，从而提高系统性能。
