[发明专利]一种ORC系统蒸发器出口温度的调控方法

说明书

本发明公开了一种ORC系统蒸发器出口温度的调控方法，首先采用移动边界法对ORC系统中的蒸发器进行建模，其中对蒸发器进行分区积分，而后根据能量守恒和质量守恒表得到蒸发器的模型；根据蒸发器模型，利用正弦余弦算法优化系统配置，其中对各种群个体根据适应度交叉操作并排序迭代，得到优化配置结果；然后根据优化配置结果调控蒸发器出口温度。本发明通过此ORC系统蒸发器出口温度的调控方法提高了系统的能源利用率、净输出功和发电效率且稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种ORC系统蒸发器出口温度的调控方法，属于ORC系统领域。

背景技术

随着社会进步和科学技术的不断发展，生活生产中所需要的能源消耗也逐渐增大，当前人类能源主要使用的还是石油、天然气、煤矿等不可再生资源，持续性消耗并非长久之计，且资源使用过程中造成了较高的环境负担。因此，利用可再生的生物质资源或者太阳能、风能等清洁自然资源成了能源行业发展的必然趋势。生物质锅炉的工作过程会产生大量的废气，废气中包含大量的热能未能被充分利用便排出，在浪费了资源的同时也有害于环境。

传统的ORC(有机朗肯循环发电)系统利用低温余热资源作为热源供ORC系统的后续运行，但低温余热资源的不稳定性，也会造成系统运行不稳定的问题。现有的利用生物质的ORC系统虽然在一定程度上提高了系统的能源利用率，但是其发电效率却仍然有待提高。

发明内容

发明目的：本发明目的在于提供一种通过优化ORC系统蒸发器出口温度进而提高系统的能源利用率、提高净输出功和发电效率且稳定性好的调控方法。

技术方案：本发明的ORC系统蒸发器出口温度的调控方法，包括以下步骤：

1)采用移动边界法对ORC系统中的蒸发器进行建模；

2)根据步骤1中得到的蒸发器模型，利用正弦余弦算法优化系统配置；

3)根据步骤2中所得优化配置结果调控蒸发器出口温度。

步骤1中，蒸发器的建模包括以下步骤：

11)将蒸发器分为过冷区、两相区和过热区，根据能量守恒定理和质量守恒定理，用非线性偏微分方程描述模型；

12)将步骤11中蒸发器的3个区域，利用莱布尼茨公式分别程进行积分，得到三个区域的移动边界模型；

13)根据各个区域的能量守恒和质量守恒表达式，得到蒸发器的模型。

所述蒸发器为水平直管，有机工质在管内做一维流动，且工质在管内的换热发生在径向方向。

步骤2中，正弦余弦算法优化系统配置包括以下步骤：

21)随机初始化种群数为S，随机位置为X，最大迭代次数为N，输入蒸发器的出口温度参数；

22)计算每个个体的适应度值，更新最优位置，令迭代次数T＝1；

23)进入主循环，基于改进更新调节因子M和自适应权重W；

24)随机产生R的数值，R的取值范围为[0,1]，若R小于交叉概率P，则进入步骤5，反之进入步骤6；

25)R小于P时，判断个体适应度值F是否小于群体平均值f(x)，若F小于f(x)，进入随机交叉操作，反之进入规律交叉操作更新最优位置；

26)随机产生预判变异概率P_os，取值范围为(0，N)，判断变异概率P_o是否小于预判变异概率P_os，若P_o小于P_os，则进行变异操作，反之进入步骤7；

27)形成下一代种群，更新最优位置；