[发明专利]有机朗肯循环系统及其运转模式的切换方法

说明书

技术领域

本发明关于一种有机朗肯循环系统，特别是一种有机朗肯循环系统及其次临界运转模式和穿临界运转模式的切换方法。

背景技术

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)使用在常压时低沸点的有机物质为工作流体，为目前中低温热能发电技术中效率最高且最经济实惠。有机朗肯循环依内部循环工作流体操作于临界点下或上区分为次临界循环（Sub-critical cycle）系统或穿临界循环（Transcritical cycle）系统。一般而言，穿临界循环系统具有较高的系统热效率和热源取热率，因此在相同冷热源条件下其发电量较大。

应用于穿临界有机朗肯循环系统的热源多样化且范围宽广，包含中低温废热、地热、温泉、太阳热能等变动型热源。然而，由于上述变动型热源的温度和单位时间内的供应量具有周期性、间歇性或不定期性的变异，故若穿临界有机朗肯循环面对上述变动型热源时，则有可能因热源的条件变动至穿临界有机朗肯循环运转的条件外而导致有机朗肯循环系统停机，进而局限有机朗肯循环系统的使用率。如此一来，将会降低有机朗肯循环系统的累积发电量，因此，如何提升有机朗肯循环系统面对变动型热源时的发电量，进而提升其经济效益将是研发人员应解决的问题之一。

发明内容

本发明在于提供一种有机朗肯循环系统及其次临界运转模式和穿临界运转模式的切换方法，借以提升有机朗肯循环系统面对变动型热源时的可操作范围。

为达到上述目的，本发明提供一种有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法，包含下列步骤：判断一有机朗肯循环系统的一工作流体进入一膨胀机入口前的一实际压力值是否大于等于工作流体的一临界压力值：若是，则令有机朗肯循环系统以一穿临界运转模式运转。若否，则令有机朗肯循环系统以一次临界运转模式运转。

上述的有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法，其中该穿临界运转模式的操作流程包含下列步骤：查找一超临界工作流体压力温度数据库，以获得该实际压力值所对应的一工作温度范围；以及判断该工作流体进入该膨胀机入口前的一实际温度值与该工作温度范围的关系：若该实际温度值低于该工作温度范围的下限值，则调降驱动该工作流体的一泵的一输出频率值或一输出流量值；若该实际温度值落于该工作温度范围内，则维持该泵的该输出频率值或该输出流量值；以及若该实际温度值高于该工作温度范围的上限值，则调升该泵的该输出频率值或该输出流量值。

上述的有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法，其中于若该实际温度值低于该工作温度范围的下限值，则调降该泵的该输出频率值或该输出流量值的步骤后，还包含若进入该膨胀机入口前的该实际压力值低于该临界压力值时，则令该有机朗肯循环系统的运转模式由该穿临界运转模式切换至该次临界运转模式。

上述的有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法，其中该穿临界运转模式的操作流程中，于若该实际温度值高于该工作温度范围的上限值，则调升该泵的该输出频率值或该输出流量值的步骤后，还包含若进入该膨胀机入口前的该实际压力值高于该有机朗肯循环系统的容许最大压力值时，则令该有机朗肯循环系统停止运转。

上述的有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法，其中该穿临界运转模式的操作流程中，该超临界工作流体压力温度数据库具有多组压力与工作温度范围数据，每一组压力与工作温度范围数据具有一个压力值与对应的一个工作温度范围。

上述的有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法，其中该次临界运转模式的操作流程包含下列步骤：依据该实际压力值与该实际温度值计算出该工作流体的一实际过热度值；以及判断该工作流体进入该膨胀机入口前的该实际过热度值与一预设过热度范围的关系：若该实际过热度值小于该预设过热度范围的下限值，则调降该泵的该输出频率值或该输出流量值；若该实际过热度值落于该预设过热度范围内，则维持驱动该泵的该输出频率值或该输出流量值；以及若该实际过热度值大于该预设过热度范围的上限值，则调升该泵的该输出频率值或该输出流量值。

上述的有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法，其中其中该次临界运转模式的操作流程中，于若该实际过热度值小于该预设过热度范围的下限值，则调降该泵的该输出频率值或该输出流量值的步骤后，还包含若进入该膨胀机入口前的该实际压力值低于该有机朗肯循环系统的容许最小压力值时，则令该有机朗肯循环系统停止运转。