有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle,簡稱ORC)是以低沸點有機物為工質的朗肯循環(huán),主要由余熱鍋爐(或換熱器)、透平、冷凝器和工質泵四大部分組成。
朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可分為常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)以及低溫余熱發(fā)電兩種。
常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)中,工質是水蒸氣,由四大設備:鍋爐、汽輪機、冷凝器和給水泵組成。工質在熱力設備中不斷進行等壓加熱、絕熱膨脹、等壓放熱和絕熱壓縮四個過程,使熱能不斷轉化為機械能。當利用低溫有機工質(如上述的戊烷)作為循環(huán)的工質時,主要設備有:蒸發(fā)器、汽輪機、冷凝器和循環(huán)泵等。
對于低及中等的焓熱,ORC技術與常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)相比有很多優(yōu)點,主要體現(xiàn)在回收顯熱方面有較高的效率,由于循環(huán)中顯熱/潛熱不相等,而ORC技術中此比例大。因此采用ORC技術可回收較多的熱量。
目前,我國出現(xiàn)了大批ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)成果,有些成果已經實現(xiàn)了投產,并取得了良好的運行效果。進入2014年,我國相關方面的研究成果更多的涌現(xiàn)了出來,中船重工第七一二研究所研制出大功率ORC低溫余熱回收發(fā)電裝置,并掌握了核心技術和知識產權。開山股份國外螺桿膨脹機業(yè)務開拓成績頗多,并在積極進行國內推廣,螺桿膨脹機成為該集團的重點和明星業(yè)務之一,漢鐘精機擁有整體解決方案,并在積極謀劃布局市場。銀輪股份ORC系統(tǒng)研發(fā)獲重大突破,開山股份船用ORC系統(tǒng)樣機已試制成功,并準備進一步完善和推廣。博爾能源國內首臺低溫余熱ORC透平發(fā)電機組成功投入商業(yè)化運營,首套兆瓦級ORC低溫余熱綜合利用項目在包鋼投入使用并且運行效果較好。
這些成績和事跡說明,我國在ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)方面已經取得了很多研究成果,并在積極開展推廣和深入研究。
2017年我國ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)行業(yè)產量約43.2萬千瓦,同比2016年的35.4萬千瓦增長了22.03%:
2011-2017年中國ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)行業(yè)供給
資料來源:智研咨詢整理
2017年我國ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)需求量約42.6萬千瓦,同比2016年的34.8萬千瓦增長了22.41%:
2011-2017年中國ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)行業(yè)需求市場
資料來源:智研咨詢整理
2017年中國ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)行業(yè)客戶結構(按消費金額)
資料來源:智研咨詢整理
我國在ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)市場的發(fā)展是正向的,其環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢不僅是降低了企業(yè)的生產成本,在工作運轉中,更是具有常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)所缺乏的優(yōu)勢。
2011-2017年我國ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)市場規(guī)模及增速走勢
資料來源:智研咨詢整理
國內開展ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的研究單位較多,包括清華大學熱科學與動力工程教育部重點實驗室、中國船舶重工集團公司第七一二研究所、中國船舶重工集團公司第七一一研究所、天津大學中低溫熱能高效利用教育部重點實驗室等;另外,ORC低溫余熱發(fā)電主要制造單位包括開山股份、博爾能源、銀輪股份等多個公司,行業(yè)集中度相對來說較一般,市場競爭較為激烈。
ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)行業(yè)企業(yè)間競爭格局
企業(yè) | 主要成就 |
中船重工第七一二研究所 | 研制出大功率ORC低溫余熱回收發(fā)電裝置,并掌握了核心技術和知識產權。 |
開山股份 | 螺桿膨脹機成為該集團的重點和明星業(yè)務之一,船用ORC系統(tǒng)樣機已試制成功,并準備進一步完善和推廣。 |
漢鐘精機 | 擁有整體解決方案,并在積極謀劃布局市場。 |
博爾能源 | 國內首臺低溫余熱ORC透平發(fā)電機組成功投入商業(yè)化運營,首套兆瓦級ORC低溫余熱綜合利用項目在包鋼投入使用并且運行效果較好。 |
資料來源:智研咨詢整理
2012-2017年中國ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)主要企業(yè)銷售收入(元)
注:雪人股份2017年為前三季度數(shù)據(jù)。
資料來源:各企業(yè)財報
ORC低溫發(fā)電技術,其低溫熱源是工業(yè)過程廢熱、太陽能、海洋溫差、地熱等清潔能源,技術突破點在于研究更低的熱源溫度以驅動透平做功發(fā)電,以適應更多的工況條件。盡管發(fā)電效率低于傳統(tǒng)火電,但由于使用的是清潔能源及工業(yè)過程中被廢棄的低品質余熱,因此在國際能源市場發(fā)展迅速。
ORC行業(yè)的未來市場不在工業(yè)余熱,而是在新能源領域。
1.工業(yè)余熱的合同能源管理電價不容易統(tǒng)一費用,但是新能源可以根據(jù)國家政策進行效益核算,比如光熱發(fā)電上網(wǎng)電價就是1.2元/度。
2.工業(yè)余熱發(fā)電通常工況不穩(wěn)定,要根據(jù)各個熱源進行個性化的設計,不容易實現(xiàn)標準化、批量化生產。
3.但是,中國目前ORC的市場仍然是以工業(yè)余熱,新能源領域是未來時。
相關報告:智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國ORC低溫余熱發(fā)電行業(yè)全景調研及投資戰(zhàn)略決策報告》



