Повышение эффективности контура регазификации, работающего по закрытому циклу Ренкина

Аннотация

В условиях прогнозируемого дефицита электроэнергии в ЕЭС России до 14,2 ГВт к 2030 г. и необходимости повышения энергоэффективности регазификационных терминалов актуальной задачей является утилизация низкопотенциальной теплоты. Цель работы — повышение эффективности контура регазификации криогенной системы накопления энергии, работающего по закрытому циклу Ренкина, за счёт подбора оптимального рабочего тела с учётом термодинамических, экономических и экологических показателей (ODP, GWP). В ходе исследования выполнены термодинамические расчёты цикла Ренкина для жидкого воздуха, проведена многокритериальная оптимизация с построением фронта Парето в координатах «мощность – стоимость» на основе шести моделей стоимости оборудования (Ozen, Khanmohammadi, Abdolalipouradl, Du, Fang, Xia), а также выполнен сравнительный анализ рентабельности конфигураций для различных рабочих тел, включая метан, кислород и органические вещества. Установлено, что разброс мощности в оптимальных конфигурациях при использовании разных моделей, стоимость не превышает ±3 %, что подтверждает устойчивость результатов. Более половины Парето-оптимальных конфигураций приходится на кислород (R732) и метан (R50), а наиболее рентабельной признана конфигурация с метаном при минимальном температурном напоре 13 К и повышении давления в насосе на 2,2 МПа. Таким образом, оптимальным рабочим телом для контура регазификации по закрытому циклу Ренкина является метан (R50), обеспечивающий максимальное отношение мощности к стоимости. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании новых и модернизации существующих регазификационных терминалов криогенных систем накопления энергии.