危由興，羅向龍，胡凌鋒，陳健勇，梁穎宗，楊 智，陳 穎

（廣東工業(yè)大學(xué) 材料與能源學(xué)院, 廣東 廣州 510006）

有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，ORC)[1-2]是高效利用中低溫余熱等低品位能源進(jìn)行熱?功轉(zhuǎn)換的有效技術(shù)之一，為提高ORC的利用效率及降低生產(chǎn)成本，學(xué)者們?cè)贠RC系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化等方面做了大量工作[3-6]。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，Amicabile等[7]提出了一種ORC設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，設(shè)計(jì)過(guò)程包括熱源選擇、候選工質(zhì)選擇和熱力循環(huán)優(yōu)化3個(gè)步驟。Zhai等[8]分析了單級(jí)部分進(jìn)氣軸流式水輪機(jī)在ORC中的應(yīng)用。通過(guò)約束設(shè)計(jì)優(yōu)化算法，確定了在亞臨界和超臨界循環(huán)條件下實(shí)現(xiàn)渦輪效率最大化所需的基本幾何形狀和尺寸。Martins等[9]將ORC系統(tǒng)與徑向進(jìn)氣渦輪耦合設(shè)計(jì)，同時(shí)研究ORC系統(tǒng)的熱力性能和徑向進(jìn)氣渦輪的氣動(dòng)特性。在優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上，給出了ORC徑向進(jìn)氣渦輪關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的推薦范圍。Sadreddini等[10]提出了一種由壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、ORC系統(tǒng)和噴射器系統(tǒng)組成的新型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，研究了不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出了系統(tǒng)的最優(yōu)性能。Imran等[11]研究開(kāi)發(fā)了一種適用于低溫地?zé)酧RC系統(tǒng)的人字形板式蒸發(fā)器的水力和熱力設(shè)計(jì)模型，并對(duì)其幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。Zhong等[12]對(duì)低溫余熱驅(qū)動(dòng)的 ORC與熱泵循環(huán)組成的復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行了分析計(jì)算，并對(duì)不同狀態(tài)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。但ORC整體性能與運(yùn)行參數(shù)息息相關(guān)，某一工況下的最優(yōu)運(yùn)行方案，在變化工況運(yùn)行時(shí)，其性能會(huì)發(fā)生偏離，并不一定適應(yīng)于全年工況。

為探尋全年中更加典型的優(yōu)選工況作為設(shè)計(jì)工況，一些學(xué)者將時(shí)間序列的方法應(yīng)用在了ORC能源系統(tǒng)之中，大多通過(guò)聚合、時(shí)間步長(zhǎng)、周期擬合等方法對(duì)能源系統(tǒng)在隨著時(shí)間變化的周期內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化與設(shè)計(jì)。其中，國(guó)外學(xué)者提出了隨著能源系統(tǒng)模型日益復(fù)雜，使用時(shí)間序列進(jìn)行簡(jiǎn)化的必要性。Leander等[13]詳細(xì)介紹了各個(gè)時(shí)間序列的聚合方法，并通過(guò)能源系統(tǒng)進(jìn)一步驗(yàn)證幾種聚合方法的優(yōu)缺點(diǎn)。Paul等[14]提出了將層次聚合法應(yīng)用在電力系統(tǒng)模型，并指出使用典型天或周為聚合單位時(shí)的滿足條件。Bardow等[15]提出了1級(jí)CoMT-CAMD方法與聚合技術(shù)結(jié)合，并將其應(yīng)用于重型車輛的ORC工質(zhì)設(shè)計(jì)和選擇中：基于k-means法將10 655個(gè)工況點(diǎn)聚合成6個(gè)能夠表征瞬時(shí)廢氣狀況的運(yùn)行點(diǎn)，并給出了工質(zhì)優(yōu)先級(jí)排序，但并未給出哪一個(gè)聚合運(yùn)行點(diǎn)作為設(shè)計(jì)工況。

因此，研究全年工況下ORC的設(shè)計(jì)與運(yùn)行優(yōu)化對(duì)于改善和提高系統(tǒng)性能具有重要意義。本文將建立ORC的數(shù)學(xué)模型和成本計(jì)算的經(jīng)濟(jì)模型，以系統(tǒng)在全年的最小度電成本為目標(biāo)函數(shù)，將時(shí)間序列聚合方法應(yīng)用到對(duì)換熱設(shè)備的工況和參數(shù)分析中，并以基于時(shí)間序列聚合法獲得的聚合點(diǎn)作為設(shè)計(jì)工況，得到在不同典型周期工況點(diǎn)運(yùn)行的最優(yōu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 系統(tǒng)模型建立

1.1 系統(tǒng)熱力學(xué)模型

圖1為簡(jiǎn)單ORC的系統(tǒng)流程圖，圖2為ORC的Ts圖，循環(huán)工質(zhì)為R245fa，各狀態(tài)點(diǎn)的熱力學(xué)參數(shù)由擬合獲得。ORC基本循環(huán)流程如下：工質(zhì)在工質(zhì)泵中絕熱加壓(3-4) ，然后在蒸發(fā)器中定壓吸熱為過(guò)熱蒸汽(4-b-5-1) 。從蒸發(fā)器出來(lái)的高溫蒸汽在膨脹機(jī)內(nèi)膨脹做功同時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電(1-2) ，做功后的低溫低壓乏汽在冷凝器中冷凝為液體繼續(xù)循環(huán)(2-a-3) 。

圖1 簡(jiǎn)單ORC系統(tǒng)流程圖Fig.1 Flow diagram of simple ORC

圖2 簡(jiǎn)單ORC的T-s圖Fig.2 T-s diagram of simple ORC

在過(guò)程(1-2) 中，蒸汽在膨脹機(jī)絕熱膨脹做功量為

式中：Mr為工質(zhì)流量，kg/s；h1，h2，h2s分別為膨脹機(jī)進(jìn)口、實(shí)際出口、理想出口點(diǎn)焓值，J/kg；ηe為膨脹機(jī)等熵效率，本文取0.75。

在定壓冷卻過(guò)程(2-3) 中，膨脹機(jī)出口的乏汽在冷凝器中被冷卻水冷凝成飽和液體放熱量為

式中：h3為冷凝器出口點(diǎn)焓值，J/kg；Mw為冷卻水流量，kg/s；cpw為冷卻水平均比熱容，取冷卻水進(jìn)出口平均溫度為定性溫度，J/(kg·K) ；Tw1、Tw3分別為冷卻水進(jìn)口、出口溫度，K。

在絕熱加壓過(guò)程(3-4) 中：工質(zhì)泵內(nèi)冷凝液被壓縮為高壓的過(guò)冷態(tài)液體，耗功為

式中：h3，h4，h4s分別為工質(zhì)泵進(jìn)口焓值、實(shí)際出口焓值、理想出口點(diǎn)焓值，J/kg；ηp為工質(zhì)泵的絕熱效率，本文設(shè)定0.70。

在定壓加熱過(guò)程(4-1) 中，高壓的有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器中被導(dǎo)熱油加熱為過(guò)熱蒸汽，而后進(jìn)入膨脹機(jī)做功，完成一個(gè)循環(huán)。在蒸發(fā)器中的吸收熱量為

1.2 蒸發(fā)器模型

本文采用管殼式蒸發(fā)器，如圖3所示，符號(hào)LB、LC、L分別代表?yè)醢彘g距，擋板切割長(zhǎng)度和蒸發(fā)器管長(zhǎng)。其中，LB,i=LB,o=LB,C=LB，管束布置為等邊三角形[16]，管道內(nèi)的傳熱計(jì)算考慮了單相段和兩相段流態(tài)的差異，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略壓降影響。管側(cè)的預(yù)熱段、過(guò)熱段和殼側(cè)的計(jì)算使用經(jīng)典的迪圖斯?貝爾特公式[17]，蒸發(fā)器的管側(cè)兩相段的傳熱系數(shù)則用Kandlika公式計(jì)算[18]。對(duì)于每一階段，蒸發(fā)器中熱源和有機(jī)工質(zhì)之間換熱過(guò)程的熱平衡方程式如式(7)～(9) 。為了避免在膨脹機(jī)出口處于兩相區(qū)，濕工質(zhì)在蒸發(fā)器中應(yīng)有一定的過(guò)熱度，本文假設(shè)蒸發(fā)器過(guò)熱度為5 K。式(10) ～(11) 給出了換熱器傳熱溫差約束。

圖3 管殼式蒸發(fā)器[19]Fig.3 Geometrical structure of shell-and-tube evaporator [19]

式中：h4為蒸發(fā)器預(yù)熱段進(jìn)口狀態(tài)點(diǎn)焓值，J/kg；hb，h5為蒸發(fā)段進(jìn)口、出口飽和狀態(tài)點(diǎn)焓值，J/kg；Toil,3，Toil,2為熱源在蒸發(fā)段進(jìn)口、出口溫度，K。

1.3 冷凝器模型

本文選用常規(guī)水冷板式冷凝器。如圖4所示，冷凝器內(nèi)的冷凝傳熱分預(yù)冷段和兩相冷凝段，不考慮過(guò)冷度，故無(wú)過(guò)冷段計(jì)算。預(yù)冷段換熱采用單相傳熱系數(shù)計(jì)算模型為García-Cascales模型[20]，兩相冷凝段換熱系數(shù)計(jì)算模型為Zhang模型[21]，水側(cè)換熱系數(shù)計(jì)算模型為Dong模型[22]，同樣地，不考慮壓降計(jì)算。根據(jù)能量守恒，工質(zhì)側(cè)和水側(cè)熱量平衡可表示為式(12) ～(13) ，冷夾點(diǎn)溫差應(yīng)滿足式(14) 的約束。

圖4 板式冷凝器板片排布示意圖及制冷劑和水流道示意圖Fig.4 Schematic diagram of plate arrangement, refrigerant and water flows of conventional plate condenser [23]

式中：h2為冷凝器預(yù)冷段進(jìn)口狀態(tài)點(diǎn)焓值，J/kg；ha，h3為冷凝段進(jìn)口、出口飽和狀態(tài)點(diǎn)焓值，J/kg；Tw,2為冷源在冷凝段進(jìn)口溫度，K。

1.4 太陽(yáng)能集熱器模型

劉慶君等[24]利用軟件輔助，使用R123作為循環(huán)工質(zhì)，研究了槽式太陽(yáng)能腔體式吸熱器的光學(xué)特性和傳熱性能，并且給出當(dāng)太陽(yáng)能輻射值在900 W/m2時(shí)，集熱器的集熱熱效率在63%～65%之間。而宋建忠等[25]通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，以R245fa為循環(huán)工質(zhì)，探究以WD350導(dǎo)熱油作為工質(zhì)的槽式集熱器在有太陽(yáng)能輻射的條件下系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能及各個(gè)參數(shù)的影響。宋建忠實(shí)驗(yàn)證實(shí)了當(dāng)太陽(yáng)能輻射值在400 W/m2時(shí)，集熱器的集熱效率在60%左右，并且給出了導(dǎo)熱油獲取的熱量與集熱效率的關(guān)系。馮晨等[26]提出了一種微型拋物槽式太陽(yáng)能集熱器，并且給出了這種集熱器的設(shè)計(jì)參數(shù)和熱力學(xué)模型。通過(guò)軟件模擬可以得出，集熱器的玻璃的熱力學(xué)影響可忽略不計(jì)，當(dāng)光照輻射強(qiáng)度在900 W/m2時(shí)，熱效率是62.5%。故本文選定太陽(yáng)能集熱器熱效率為62.5%進(jìn)行計(jì)算，選定太陽(yáng)能集熱器工作溫度不超過(guò)200 ℃，進(jìn)口油溫為110 ℃，微型拋物面槽式聚光集熱器的基本參數(shù)如表1所示。

表1 微型拋物面槽式聚光集熱器的基本參數(shù)Table 1 Parameters of the micro parabolic trough concentrator

建模時(shí)，忽略了空氣和拋物槽吸收的熱量，所有物性參數(shù)如表2所示，如玻璃和導(dǎo)熱油的比熱容等，均視為常數(shù)。集熱管內(nèi)熱力學(xué)模型如下：

表2 集熱器理論模型參數(shù)Table 2 Theoretical model parameters of heat collector

集熱管單位時(shí)間內(nèi)吸收的凈能量等于其吸收的入射太陽(yáng)輻射能量W1，減去其與外部環(huán)境換熱能量及被導(dǎo)熱油吸收的能量之和，對(duì)外輻射能量忽略不計(jì)，該方程為

式中：I為太陽(yáng)直接輻射，W/m2。

式中：A為用于接收太陽(yáng)能輻射的集熱管總面積，m2；其值為單個(gè)集熱管外表面積與集熱管的總單元個(gè)數(shù)的乘積，此處假定集熱管總數(shù)為10 000個(gè)單元。

集熱器的聚光比C等于接收太陽(yáng)輻射的玻璃蓋板面積與集熱管面積的比值：

1.5 目標(biāo)函數(shù)

本研究的目標(biāo)是設(shè)計(jì)具有最優(yōu)壽命性能的ORC，方程式(21) ～(23) 表示由投資成本和運(yùn)營(yíng)成本組成的年化投資成本，其中CRF為由式(22) 表示的資本回收系數(shù)，該系數(shù)與經(jīng)營(yíng)年限和通貨膨脹率有關(guān)；OPC為ORC組件的運(yùn)行成本，指的是在運(yùn)行階段產(chǎn)生的維護(hù)成本，定為設(shè)備總投資成本的1.65%，由式(23) 表示為投資成本的規(guī)模[27]，式(24) 給出了比投資成本(Specific Investment Cost，SIC) 。目標(biāo)函數(shù)為使年平均度電生產(chǎn)成本(Electricity Production Cost,EPC) 最小，由式(25) 表示，其中Cannual為各部件年化投資成本；ORC中組件的投資成本由產(chǎn)品模塊成本模型[28]估算。

式中：Cannual為年度總成本， $/年；CRF為資本回收系數(shù)；Cost為總投資成本， $；OPC為運(yùn)行成本，$ ；y為運(yùn)行年數(shù)；OP為每年運(yùn)行時(shí)間，本文為8 000 h/a；i為通貨膨脹率；fr為運(yùn)行成本占投資成本比例系數(shù)；SIC為比投資成本，$ /kW；EPC為度電成本，$ /(kW·h) 。

2 時(shí)間序列聚合優(yōu)化流程

基于時(shí)間序列聚合的優(yōu)化流程框圖如圖5所示，首先選取原始數(shù)據(jù)，接著對(duì)其歸一化處理，然后使用聚合方法獲取典型聚合中心點(diǎn)數(shù)據(jù)，再將其作為典型設(shè)計(jì)工況運(yùn)用于ORC系統(tǒng)，最后獲得最優(yōu)系統(tǒng)運(yùn)行方案和最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文原始數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng),聚合圖中X軸表示氣溫，單位為℃，Y軸表示太陽(yáng)能輻射量，單位為W/m2或J/(m2·s)，其中輻射量為日總輻射曝輻量與每日日照時(shí)長(zhǎng)之比。如圖6所示為1 096個(gè)原始數(shù)據(jù)點(diǎn)的散點(diǎn)圖，從圖中我們可以看出氣溫和日均輻射量隨著時(shí)間在變化，由于兩個(gè)變量量綱的不同，數(shù)據(jù)之間無(wú)法進(jìn)行比較，故需采取數(shù)據(jù)歸一化處理。歸一化后的氣溫和輻射值被轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱參數(shù)，而且范圍都在[0,1]之間，這代表了數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的特征關(guān)系。

2.2 求解過(guò)程

本文時(shí)間序列聚合求解方法選取k-means法。kmeans法又稱k-均值算法，和大多數(shù)基于特征的聚合(或聚類)思想一致，通過(guò)把大量的原始數(shù)據(jù)Xa,b,t∈{1,2,···,Ni}聚合成擁有數(shù)據(jù)典型特征的特征運(yùn)行點(diǎn)Uk，根據(jù)得到的運(yùn)行點(diǎn)可以得到對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn)和不同工況點(diǎn)在一年之中所占的比例uk。k-means算法的主要過(guò)程如下。

(1) 初定k∈{1,2,···,Nk}個(gè)集群和間隙值eps，其中k值限定了集群的數(shù)量，eps限定了數(shù)據(jù)點(diǎn)中心和集群中心的最大距離。

(2) 隨機(jī)選取k個(gè)集群中心，將距離集群中心最近的數(shù)據(jù)點(diǎn)歸于同一類，使用歐氏距離公式(26)計(jì)算各點(diǎn)到集群中心的距離。

(4) 使用歐氏距離計(jì)算所得質(zhì)心與原集群中心的距離Lm，若Lm>eps，則退出循環(huán)得到集群中心，否則重復(fù)步驟(2) ～(3) 直到無(wú)法收斂或退出循環(huán)。

2.3 k-means法聚合計(jì)算結(jié)果

如圖6所示為使用k-means法聚合后的結(jié)果分布圖，每一種顏色代表一個(gè)集群，其中各個(gè)黑點(diǎn)為所在集群的集群中心。

以太陽(yáng)能集熱器出入口溫差作為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)式(28)計(jì)算得到聚合誤差，即計(jì)算5個(gè)聚合點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)f′l和完整數(shù)據(jù)集S的目標(biāo)函數(shù)fl之間的平均相對(duì)誤差：

結(jié)果如表3所示，在聚合點(diǎn)個(gè)數(shù)n為3～7之間的平均相對(duì)誤差值是逐漸趨小，當(dāng)大于或等于5個(gè)聚合點(diǎn)時(shí)，其誤差已小于0.1%，可視為當(dāng)聚合點(diǎn)個(gè)數(shù)為5時(shí)，聚合點(diǎn)即可以代表所有原始數(shù)據(jù)的特征。

表3 聚合點(diǎn)個(gè)數(shù)和平均相對(duì)誤差的關(guān)系Table 3 The relation between the number of aggregation points and the mean relative error

將得到的5個(gè)集群坐標(biāo)點(diǎn)記為Uk(X1,2,3,4,5，Y1,2,3,4,5)，使用下列式子還原得集群中心點(diǎn)X′k的原始值，原始工況點(diǎn)分別為：27.8 ℃和998.4 W/m2、13.4 ℃和215.5 W/m2、14.0 ℃和718.2 W/m2、25.8 ℃和660.4 W/m2、22.8 ℃和302.7 W/m2。

針對(duì)聚合得到的5個(gè)聚合工況點(diǎn)，采用上述太陽(yáng)能集熱器模型，以太陽(yáng)能作為熱源驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)，根據(jù)式(15) ～(20) 可將5個(gè)聚合工況點(diǎn)的太陽(yáng)能輻射量轉(zhuǎn)化為熱源進(jìn)口溫度，經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能集熱器和導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入蒸發(fā)器的熱源入口溫度分別為160，120，146，143和125 ℃，選定外部環(huán)境變量后，下文將對(duì)上述選定聚合工況的ORC系統(tǒng)進(jìn)行模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 結(jié)果與討論

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及假設(shè)

全年環(huán)境工況隨季節(jié)和時(shí)間持續(xù)變化，涉及到的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備實(shí)際工況也是持續(xù)多變的，多變量?jī)?yōu)化耦合的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)求解工作繁雜。為了探索在全年范圍內(nèi)ORC系統(tǒng)受到太陽(yáng)能輻射量和環(huán)境溫度的影響情況，需要設(shè)定系統(tǒng)的基本參數(shù)以減少變量的數(shù)量。5個(gè)不同的聚合工況點(diǎn)代表著全年中各個(gè)不同的環(huán)境變化，因此在系統(tǒng)模擬計(jì)算中，采用上述聚合所得的5個(gè)環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻射值作為不同的工況點(diǎn)，采用環(huán)境溫度作為冷源進(jìn)口溫度，將5個(gè)聚合工況轉(zhuǎn)化為(熱源120 ℃，冷源13.4 ℃) 、(熱源125 ℃，冷源22.8 ℃) 、(熱源143 ℃，冷源25.8 ℃) 、(熱源160 ℃，冷源27.8 ℃) 、(熱源146 ℃，冷源14 ℃) ，依次記為工況A、B、C、D、E。本節(jié)主要探討基于設(shè)計(jì)環(huán)境工況的系統(tǒng)優(yōu)化配置在全年變化工況下的綜合性能，模擬系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，給定基本參數(shù)如表4所示，優(yōu)化的系統(tǒng)變量范圍如表5所示。

表4 基本參數(shù) [16,29]Table 4 Basic parameter [16,29]

表5 優(yōu)化變量范圍[29]Table 5 The optimization variable range [29]

3.2 不同聚合工況點(diǎn)下的優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于上述不同設(shè)計(jì)工況，系統(tǒng)換熱器進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，不同聚合工況點(diǎn)下系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)果如表6所示，5個(gè)聚合工況下系統(tǒng)熱效率分別為10.672%，10.959%，10.692%，11.126%和10.494%，度電成本分別為0.052，0.081，0.048，0.038和0.039 $/(kW·h) ，其中D工況的度電成本最低，E工況次之，B工況最高，這主要是因?yàn)椴煌瑴囟鹊臒嵩春屠湓矗淠郎囟群驼舭l(fā)溫度的最佳匹配是不同的。例如C工況和D工況，它們的熱源溫度接近，但D中冷源溫度比C中低較多，隨著冷凝溫度的降低，熱效率和凈輸出功增加，比投資成本和度電成本減少；同時(shí)換熱器設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也不同，冷凝器是在相同的結(jié)構(gòu)尺寸下進(jìn)行換熱板片數(shù)和流程組合設(shè)計(jì)，而蒸發(fā)器則同時(shí)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸和管數(shù)的設(shè)計(jì)，具體如表6所示，但從優(yōu)化的角度來(lái)看，每一組對(duì)應(yīng)的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度必須匹配最好的設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸，各聚合設(shè)計(jì)工況得到的系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)是否適用于全年所有工況，需要通過(guò)后續(xù)優(yōu)化變工況，進(jìn)一步比較全年綜合性能的優(yōu)劣。

表6 不同聚合工況點(diǎn)下系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)果Table 6 Optimization results of the system under different polymerization conditions

4 結(jié)論

以度電成本為目標(biāo)建立了ORC系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化模型，通過(guò)時(shí)間序列聚合的方法，得到典型全年工況點(diǎn)，并獲得太陽(yáng)能耦合ORC在聚合設(shè)計(jì)工況點(diǎn)下的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，得出結(jié)論如下：

(1) 以3年內(nèi)全時(shí)間序列工況點(diǎn)進(jìn)行聚合，產(chǎn)生的典型工況點(diǎn)代表了這期間對(duì)應(yīng)的外界環(huán)境變化情況，集群中心數(shù)值都較為離散，各集群分布都較為均勻，其結(jié)果為27.8 ℃和998.4 W/m2、13.4 ℃和215.5 W/m2、14.0 ℃和718.2 W/m2、25.8 ℃和660.4 W/m2、22.8 ℃和302.7 W/m2。

(2) 相應(yīng)的聚合工況點(diǎn)優(yōu)化結(jié)果是最小度電成本，分別為0.062，0.073，0.055，0.069和0.079 $/(kW·h)，從不同環(huán)境條件下的優(yōu)化結(jié)果可以得知，對(duì)于太陽(yáng)能耦合ORC而言，在環(huán)境溫度最低同時(shí)太陽(yáng)輻射值最高時(shí)，度電成本最低，ORC效率最高，從優(yōu)化結(jié)果來(lái)看，本文采用時(shí)間序列聚合方法可以對(duì)滿足高強(qiáng)度輻射和低溫環(huán)境條件的地區(qū)進(jìn)行模型計(jì)算分析。