CN101449029B - 从热源产生电力的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种从热源产生电力的方法，所述方法包括：压缩(10)工作流体以提高其温度；在所述工作流体和所述热源之间交换(11)热量以使所述工作流体过热；膨胀(12)所述过热的工作流体以驱动涡轮，从而降低其温度；冷凝(13)所述工作流体以进一步降低其温度；以及将所述工作流体返回到所述压缩步骤(10)，所述方法还包括再生所述工作流体的热量的步骤(14)，其中，在所述压缩步骤(10)和所述热交换步骤(11)之间流动的工作流体与在所述膨胀步骤(12)和所述冷凝步骤(13)之间流动的工作流体进行热交换；在所述工作流体的饱和曲线(A)上方的超临界区域(SC)内以热力学循环(S1-S1’-S2-S3-S3’-S4)进行所述步骤，并且所述热量再生步骤(14)在等焓条件下进行以引起连续热交换。还提供了从热源产生电力的系统。

Description

从热源产生电力的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种从热源产生电力(power)的方法和系统，具体涉及一种从地热热源产生电力的方法和系统。
本发明主要开发用于从地热热源产生电力，并将在下文中参照该应用进行描述。但是，可以理解本发明并不限于该具体的应用领域。
背景技术
在本说明书中，所有对于现有技术的讨论并不承认该现有技术在本领域中是广泛已知的或者形成了常规技术的一部分。
对于矿物燃料消耗和降低温室气体的逐渐关注产生了对于最大化电力产生效率和可再生能源的研究和发展。一种可再生能源是地热能源，它得自储存在地球深处的热能。当提高电力产生效率成为所有能源的常规考虑时，对于地热电力工厂就产生了特别的兴趣。
从地热能源产生电力基本上涉及从贮池(reservoir)提取地热流体(fluid)并将存储在所述地热流体中的热能转换为机械功，然后转换为电。常规地热电力循环一般可分成非冷凝直接蒸汽循环、冷凝直接蒸汽循环(单闪点(flash)和双闪点)、二元循环和结合(combined)循环。所有的循环(除了冷凝直接蒸汽循环)使用工作流体与地热热源交换热量，并驱动涡轮产生电力。冷凝直接蒸汽循环局限于干蒸汽地热贮池，如热水和水干岩贮池，它相比于其它地热贮池是非常稀缺的。
但是，这些常规电力循环都初始设计成由矿物燃料大规模生成电力，其中对于热交换来说可得到更高温度的源。因此，在这些常规电力循环中，工作流体的蒸发和冷凝都在恒定温度进行。在地热源的环境中，这导致在热力学循环的热加入或者注入过程中，工作流体和地热热源之间产生较大的温度错配。例如，在二元循环中，主热交换器中的工作流体和地热流体之间的温度差可高达80-100℃。根据热力学，热交换过程中的较大温度差可提高电力循环中的熵，从而降低热交换过程的效率，特别是关于有效能(有效性)的第二定律效率，导致用于发电的能量回收较差。
为了解决该问题，加里娜(Kalina)循环利用了氨和水的多组分共沸物作为其工作流体，并使用了其它吸收和蒸馏设备以在循环的低温末端重新形成所述混合物。所述多组分工作流体在蒸发过程中具有可变的相变温度，这样工作流体的蒸发就会一定温度范围内进行。因此，所述混合物的温度可更匹配所述地热流体的温度，从而提高回收的热能的量，并使循环中的熵最小，从而相比基于矿物燃料的发电提高低温应用的热交换过程的效率，例如地热热源。
加里娜循环的不足在于加入到循环中的吸收和蒸馏设备进一步提高了系统的复杂性，并且相比其它类型的电厂明显提高了设备安装成本。此外，加里娜循环对于氨-水混合物的压力和组成具有高的选择性，从而限制了循环在整个地热贮池温度的可能范围内的运行，以及将下限有效地设定在深处地热热源可进行商业化的最小温度。
发明内容
本发明一方面提供了一种从热源产生电力的方法，所述方法包括：
压缩工作流体以提高其温度；
在所述工作流体和所述热源之间交换热量，以使所述工作流体过热；
膨胀所述过热的工作流体以驱动涡轮，从而降低其温度；
冷凝所述工作流体以进一步降低其温度；以及
将所述工作流体返回到所述压缩步骤，
所述方法还包括再生所述工作流体的热量的步骤，其中，在所述压缩步骤和所述热交换步骤之间流动的工作流体与在所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体进行热交换，
在所述工作流体的饱和曲线(dome)上方的超临界区域内以热力学循环进行所述步骤，所述热量再生步骤在等焓条件下进行以引起连续热交换。
本发明另一方面提供了一种从热源产生电力的系统，所述系统包括：
用于压缩工作流体以提高其温度的压缩机；
流体连接到所述压缩机和所述热源的第一热交换器，以在所述工作流体和所述热源之间进行热交换，从而使所述工作流体过热；
流体连接到所述第一热交换器以膨胀所述过热的工作流体、从而降低其温度的涡轮；
冷凝所述工作流体以降低其温度的第二热交换器，所述第二热交换器可流体连接到所述涡轮和所述压缩机上；以及
热量再生器，所述再生器可流体互连在所述压缩机和所述第一热交换器之间，以在进入所述第一热交换器之前预热所述工作流体，并且所述再生器可流体互连在所述涡轮和所述第二热交换器之间，以在离开所述涡轮之后冷却所述工作流体，其中，所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体与所述涡轮和所述冷凝器之间流动的工作流体进行热交换，
所述系统在所述工作流体的饱和曲线上方的超临界区域内以热力学循环进行操作，所述再生器在等焓条件下进行操作以引起连续热交换。
较好地，控制所述热量再生步骤中的温度以保持所述等焓条件。较好地，所述热量再生步骤包括控制所述压缩步骤和所述热交换步骤之间流动的工作流体以及所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体中的至少一种的温度。较好地，所述热量再生步骤中的温度使得Δh/ΔT≠0，其中Δh是所述压缩步骤和所述热交换步骤之间流动的工作流体与所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体之间的焓差，ΔT是所述工作流体之间的温度差。
较好地，所述方法还包括监测所述热量再生步骤中的温度的步骤。较好地，所述热量再生步骤包括控制所述压缩步骤和所述热交换步骤之间流动的工作流体与所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体中的至少一种的压力，以响应所述温度监测步骤，从而控制所述至少一种工作流体的温度。
较好地，控制所述热量再生步骤中的压力以保持所述等焓条件。较好地，所述热量再生步骤包括控制所述压缩步骤和所述热交换步骤之间流动的工作流体与所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体中的至少一种的压力。较好地，所述热量再生步骤包括控制所述压缩步骤和所述热交换步骤之间流动的工作流体的压力。较好地，所述热量再生步骤包括控制所述至少一种工作流体的上游压力，以引起下游温度的变化。
较好地，所述热量再生器包括控制所述热量再生器中的温度的装置，以保持所述等焓条件。较好地，所述温度控制装置控制所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体与所述涡轮和所述冷凝器之间流动的工作流体中的至少一种的温度。较好地，所述热量再生器中的温度使得Δh/ΔT≠0，其中，Δh是所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体与所述涡轮和所述冷凝器之间流动的工作流体的焓差，ΔT是所述工作流体之间的温度差。
较好地，所述系统包括监测所述再生器中温度的装置。较好地，所述温度监测装置包括一个或多个位于所述再生器中的热电偶。较好地，所述再生器包括控制所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体与所述涡轮和所述冷凝器之间流动的工作流体中的至少一种的压力，以响应所述温度监测装置，从而控制所述至少一种工作流体的温度。
较好地，所述系统包括控制所述再生器中压力的装置，以保持所述等焓条件。较好地，所述压力控制装置控制所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体与所述涡轮和所述冷凝器之间流动的工作流体中至少一种的压力。较好地，所述压力控制装置控制所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体的压力。较好地，所述压力控制装置控制所述至少一种工作流体的上游压力，以引起下游温度的变化。较好地，所述压力控制装置包括至少一个或多个阀门，以控制所述至少一种工作流体的压力。较好地，所述阀门是节流阀门。
较好地，所述方法和系统中使用的工作压力大于所述工作流体的临界点。较好地，所述工作压力小于30MPa。较好地是，所述工作压力小于15MPa。较好地，所述工作压力在8-12MPa之间。较好地，所述方法和系统中所用的工作温度在100-200℃之间。
较好地，所述工作流体具有3.3MPa到7.5MPa的临界压力。较好地，所述工作流体具有30-200℃的临界温度。
较好地是，所述工作流体由单组分组成。或者，如果需要的话，也可以使用多组分工作流体。
较好地，所述工作流体包括二氧化碳、正戊烷(C5H12)、HFC-245ca(CF2H-CF2CFH2)、HFC-245fa(CF3-CH2-CF2H)、HFC-134a(CH2F-CF3)、制冷剂125和五氟乙烷(F4CH2F)。
较好地，所述热源包括地热热源或者废物热源。较好地，所述地热热源包括热干岩(hot-dry-rock)贮池或热水贮池。或者，所述废物热源包括来自常规电站(包括燃烧煤、泥煤、油、气或其它矿物燃料的电站)的冷却水或废物蒸汽。
附图说明
以下将参照下述附图，仅通过实施例描述本阀门的较好实施方式，其中：
图1是工作流体的温度-熵相图；
图2是描述兰金循环的温度-熵相图；
图3是描述本发明第一实施方式中的方法的温度-熵相图；
图4是根据所述第一实施方式的系统的示意图；
图5是描述纯工作流体的焓相对温度的变化的示意图；
图6是本发明第二实施方式的系统的再生器的示意图；
图7是描述根据所述第二实施方式的方法的温度-熵相图。
图8是比较所述第二实施方式与常规电力循环的热转换效率的示意图；
图9是比较所述第二实施方式和常规电力循环的放热(exergetic)效率的示意图；
图10是比较所述第二实施方式和常规电力循环得到的单位功(specific work)的示意图。
具体实施方式
图1是纯工作流体的温度(T)—熵(S)区域的相图。在该图中，虚线P是表示恒定压力的等压线。所述饱和曲线A限定了工作流体处于饱和状态的边界。绝大部分常规电力循环(例如图2所示的兰金循环)在所述饱和曲线A限定的工作流体的饱和相中或者围绕所述饱和相工作，使得与所述循环相关的任意相变都在恒定压力和温度下进行。这表示在饱和曲线A中的工作流体的相变过程中，损失了来自热源的能量。相反地，本发明的实施方式通过在所述饱和曲线A上方进行工作避免了这些热量损失。
参照图3和4，描述了本发明的一个实施方式。最佳如图3所示，从热源产生电力的方法包括压缩工作流体以提高其温度(状态S4-S1)的步骤10和在所述工作流体和所述热源之间进行热交换以使所述工作流体过热(状态S1’-S2)的步骤11。在步骤12中，膨胀所述过热的工作流体以驱动涡轮，从而降低其温度(状态S2-S3)。接着，在步骤13中，在返回到所述压缩步骤10之前，冷凝所述工作流体以进一步降低其温度(S3’-S4)。所述方法还包括热量再生步骤14，其中，在所述压缩步骤10和所述热量交换步骤11(状态S1-S1’)之间流动的工作流体与在所述压缩步骤12和所述冷凝步骤13(状态S3-S3’)之间流动的工作流体进行热交换。因此，所述工作流体在所述压缩步骤10之后且在步骤11中与所述热源进行热交换之前进行有效预热，并且所述工作流体在所述膨胀步骤12之后且在所述冷凝步骤13之前进行冷却。这些步骤10到14在所述工作流体的饱和曲线A上方的超临界区域SC中以热力学循环(S1-S1’-S2-S3-S3’-S4)进行，所述热量再生步骤14在等焓条件下进行以引起连续的热交换。
图3所示的方法可在系统15中进行，以从热源16产生电力，最佳如图4所示。所述系统包括形式为进料泵(feed pump)的压缩机17，用于压缩工作流体以提高其温度；以及形式为高温热交换器的第一热交换器18，它可流体连接到压缩机17和热源16以在所述工作流体和热源16之间进行热交换，从而使所述工作流体过热。涡轮19可流体连接到所述高温热交换器18，以膨胀所述过热的工作流体，从而降低其温度。形式为低温热交换器的第二热交换器20可流体连接到所述涡轮19和所述压缩机17，以冷凝所述工作流体，从而使用得自合适冷流体贮池21的较冷流体进一步降低其温度。热量再生器22可在所述压缩机17和所述第一热交换器18之间流体互连，以在进入所述高温热交换器之前预热所述工作流体，并且可在所述涡轮19和所述低温热交换器20之间流体互连，以在离开所述涡轮19之后冷却所述工作流体。所述热量再生器22使用了在所述涡轮19和所述冷凝器20(蒸汽24)之间流动的“热”工作流体，以预热所述压缩机16和高温热交换器18(蒸汽23)之间流动的“冷”工作流体。所述系统15在所述工作流体的饱和曲线A上方的超临界区域SC中以热力学循环(S1-S1’-S2-S3-S3’-S4)进行操作，且所述再生器22在等焓条件下工作以引起连续的热交换。
所述热力学循环(S1-S1’-S2-S3-S3’-S4)基本上与兰金循环相同，但是其被提升到所述工作流体的饱和曲线A上方的超临界区域SC内，且状态S1-S1’和S3-S3’处于等焓条件下。
通过在饱和曲线A上方的超临界区域SC中进行整个热力学循环(S1-S1’-S2-S3-S3’-S4)，该完全超临界方法减少了与高温热交换器18和低温热交换器20相关的效率损失。即，在状态S1-S1’-S2和S3-S3’-S4中，所述工作流体是过热的，且可在可变温度而不是如常规电力循环一样在恒定温度下冷凝。这使所述地热流体和工作流体之间以及冷却流体和工作流体之间的温度错配最小化。因此，降低了所述热力学循环(S1-S1’-S2-S3-S3’-S4)中的熵，并提高了能量转换效率。
另外，所述热量再生器22从而降低了由压缩机17操作的加热过程所需的能量，由此提高了所述工作流体的饱和曲线A上方的超临界区域SC中的热力学循环(S1-S1’-S2-S3-S3’-S4)的效率。
此外，由于所述热量再生步骤14是在等焓条件下进行的，总是存在温度梯度，用作再生器22中工作流体的平行蒸汽23和24之间的连续热交换的驱动力。
在等焓条件下进行再生步骤的重要性较佳如图5所示，该图描述了对于纯工作流体物质(例如二氧化碳)在超临界条件SC下的“冷”和“热”工作流体蒸汽的焓差(Δh)作为温度(T)的函数图。所得的曲线示出了Δh/ΔT＝0时的最大值Pm，其中不存在驱动所述热交换过程的温度梯度。因此，对于Δh，最大值点Pm的存在损害了热力学循环效率，因为它阻止了连续热交换，从而降低了能量转换效率。
相反地，在较好的实施方式中，控制所述温度，使得所述热量再生步骤中的焓保持恒定；即在等焓条件下，所述温度使得Δh/ΔT≠0，保证在整个热量再生步骤14中存在温度梯度，使得流过热量再生器22的“冷”和“热”工作流体蒸汽23和24之间的热交换过程连续进行。
而且，来自所述方法和系统15的改进效率可按下述来优化：在所述工作流体的临界点之上的压力下进行操作。因此，通过选择合适类型的工作流体，所述系统15可在所需的压力范围内进行操作，从而满足运行成本或安全要求方面的所有限制。在本文中，所述方法和系统中所用的工作压力较好小于15MPa，尽管工作压力可最高达30MPa。具体地，可以发现8-12MPa之间的工作压力可更好地选择合适的工作流体。在这些较好工作压力进行工作可将本发明的实施方式应用到更大范围的温度，通常为100-200℃。
高温热交换器的例子包括沸腾器和蒸汽发生器。合适的低温热交换器包括气冷或水冷冷凝器。
可以预期的是，本发明的实施方式可应用到大多数热源，具体地，可用作利用来自常规烧煤电站或其它基于矿物燃料的电站(例如基于泥煤、油和气的电站)的废热的“底部”循环的一部分。
对于地热热源，本发明的一个特别优选的实施方式如图6和7所示，其中相应的特征具有相同的附图标记。该实施方式考虑到，对于地热热源，在超临界区域SC中紧密接近恒定压力线P会产生较小的净电力输出，并且最大循环温度相比其它热源较低。具体地说，当所述实施方式具有图4所示的系统15的所有特征时，所述热量再生器22具有温度监测系统(未示出)。所述温度监测系统包括许多位于再生器22中各个位置的热电偶，它们操作地连接到中央处理器(CPU)。所述再生器22也包括许多安装在涡轮19和冷凝器20之间的“热”工作流体蒸汽24的管道27上的节流阀门26，最佳如图6所示。所述节流阀门操作地连接到所述CPU。
如图7所示，该方法的热力学循环可基于下述工作流体的状态之间的过渡来描述：
状态S1-S1’：在热量再生器22中等焓回收热量
状态S1’-S2：在高温热交换器18中等压加热
状态S2-S3’：在涡轮19中膨胀以输出功
状态S3’-S3：在热量再生器22中等焓回收热量
状态S3-S3”：在热量再生器22中等焓回收热量
状态S3”-S4：在低温热交换器20中等压注入热量
状态S4-S1：通过进料泵17提高液体形式的冷凝工作流体的压力
以下参照图4和6详细描述根据该实施方法的系统15的工作。工作流体(在该实施例中的形式为CO2)以饱和(或温和压缩的)液体的状态S4进入进料泵17，并压缩到所述高温热交换器18的工作压力。所述CO2工作流体的温度在该压缩过程中由于其比容稍微改变而稍许提高。
接着，CO2工作流体以压缩液体的状态S1进入所述热量再生器22(其通常在与高温热交换器18相同的压力下工作)，并以加热的气相的状态S1’离开。这是热量回收过程，其中所需的热能由以状态S3’(稍微高于最小循环压力)离开涡轮的热CO2工作流体提供，且变化压力以在所述再生器22中保持等焓条件。
然后，处于状态S1’的蒸汽进入高温热交换器18，其中其温度进一步提高或过热，使得CO2工作流体在以状态S2离开时成为过热蒸汽。提高状态S1’和S2之间工作流体的温度所必需的热量由来自合适地热热源16的热地热流体提供。
处于状态S2的过热蒸汽接着进入涡轮19，在这里它膨胀并通过旋转所述发电机(未示出)的轴产生电力。在膨胀过程中，CO2工作流体的压力和温度下降直到其达到状态S3’。在该状态中，CO2工作流体还具有相当可观的热能，可通过使其经过热量再生器22进一步利用，以加热处于状态S1的进入热量再生器22的“冷”CO2工作流体。由于相对热和冷的CO2工作流体在热量再生器22中进行热交换，热CO2工作流体的温度下降到状态S3”的温度，冷CO2工作流体的温度上升到状态S1’的温度。
在再生器22中，所述节流阀门26开始时完全打开，所述热CO2蒸汽24与冷CO2蒸汽23进行热交换。当温度监测系统(例如使用一个或多个热电偶)确定再生器22中特定区域的温度接近Δh/ΔT＝0处的值时，CPU向最接近的上游节流阀门
(例如阀门26a)发出信号。作为响应，所述节流阀门26a部分关闭，这样所产生的压降使“热”工作流体蒸汽24下降到更低的压力，从而保证所述热量再生器22中维持等焓(状态S3’-S3和S3-S3”)，其中Δh/ΔT≠0，且在再生器22中连续进行热交换过程。在所述再生器22中的局部压力调节可重复几次(这取决于工作条件)，直到“热”工作流体蒸汽24以状态S3”中的最小循环压力离开所述再生器22。在从状态S3’(在进入再生器22时)过渡到状态S3”(在离开再生器22时)的过程中，所述工作流体经过状态S3。
离开热量再生器22的热侧的处于状态S3”的CO2工作流体接着在低温热交换器20中通过将热量注入来自冷介质贮池21的冷却介质等压冷凝。冷凝的CO2工作流体最后离开低温热交换器20并进入进料泵17以完成该循环。
尽管该实施方式描述为可具体适用于地热热源，但是它也可以用于底循环(bottoming cycle)，其中所述热源是主电力循环的工作流体。例如，在烧煤电厂中离开主循环涡轮的低温蒸汽。
虽然在本发明的实施方式中使用二氧化碳作为工作流体，但是也可选择其它工作流体，例如正戊烷(C5H12)、HFC-245ca(CF2H-CF2-CFH2)、HFC-245fa(CF3-CH2-CF2H)、HFC-134a(CH2F-CF3)、制冷剂125和五氟乙烷(F4CH2F)。各工作流体的比较性质可参见下表1。
 
工作流体 临界压力 临界温度 安全性 臭氧损耗可能
二氧化碳(CO2) 7.38MPa 30.9℃ 不可燃 ≈0
正戊烷(C5H12) 3.37MPa 196.6℃ 可燃 ≈0
HFC-245ca(CF2H-CF2-CFH2) 3.86MPa 178.5℃ 不可燃 ≈0
HFC-245fa(CF3-CH2-CF2H) 3.64MPa 157.6℃ 不可燃 ≈0
HFC-134a(CH2F-CF3) 4.1MPa 101.2℃ 不可燃 ≈0
制冷剂125或五氟乙烷(F4CH2F) 3.7MPa 66.8℃ 不可燃 ≈0
表1：适合本发明的工作流体的性质
已经发现其它合适的工作流体可以3.3MPa到7.5MPa之间的临界压力和30-200℃之间的临界温度使用。而且，在本发明的其它实施方式中，多组分工作流体用在所述方法和系统中，代替由单组分组成的工作流体。
计算图6和7的第二实施方式的热转换效率和放热效率，作为生产和废弃井(reject well)处的地热流体之间的温度差(ΔT地热)的函数。较好实施方式的热转换效率和放热效率与常规电力循环的热转换效率和放热效率进行比较。所述第二实施方式选用的工作流体是二氧化碳。
最佳如图8所示，所述第二实施方式(设定为CO2-RGSC)的热转换效率高于常规电力循环的热转换效率。对于所述第二实施方式，所述热转换效率为10％-18％，平均为16.5％。通过对比，对于常规电力循环(包括加里娜循环)，热转换效率并没有变化，位于11％到12％之间的常规值附近保持稳定。同样地，所述实施方式的放热效率高于常规电力循环的放热效率，因为ΔT地热上升了，最佳如图9所示。因此，图8和9表示该实施方式的热转换效率和放热效率远优于常规电力循环的热转换效率和放热效率。
提高的热转换效率和放热效率表示相比常规电力循环，在该实施方式中，每单位输入能量可产生更多的电力。这可由图10所示，图10描述了相对于ΔT地热的比系数(W比系数)。在所述实施方式中，从所述地热流体提取的功量(以及产生的电量)明显高于所述常规电力循环，特别是当ΔT地热提高时。
因此，本发明的实施方式提供了从热源(包括地热热源)产生电力的方法和系统，其相对常规电力循环具有提高的效率且不需要额外的设备，这些额外的设备可增加系统的复杂性和安装成本。或者，本发明提供了相比常规技术以较低温度提取更多热量的经济的方法，从而提高了可商业化的潜在热源数量。
在其它实施方式中，可直接控制再生步骤的温度，而不是控制工作流体的压力。在一个实施方式中，控制在膨胀步骤和冷凝步骤之间流动的工作流体(或者所述涡轮和所述冷凝器之间的工作流体)的温度或压力以维持等焓条件。
尽管已经参照具体的实施例描述本发明，但是本领域的普通技术人员可以理解本发明可以许多其它形式实施。

Claims (46)

1.一种从热源产生电力的方法，所述方法包括：
压缩——压缩工作流体以提高其温度；
第一热交换——在所述工作流体和所述热源之间交换热量以使所述工作流体过热；
膨胀——膨胀所述过热的工作流体以驱动涡轮，从而降低所述过热的工作流体的温度；
冷凝——冷凝所述工作流体以进一步降低其温度；以及
返回——将所述工作流体返回到所述压缩步骤，
所述方法还包括热量再生——再生所述工作流体的热量的步骤，其中，在所述压缩步骤和所述第一热交换步骤之间流动的工作流体与在所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体进行热交换；
在所述工作流体的饱和曲线上方的超临界区域内以热力学循环进行所述压缩、第一热交换、膨胀、冷凝、返回和热量再生步骤，并且所述热量再生步骤在等焓条件下进行以引起连续热交换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述热量再生步骤中的温度以维持所述等焓条件。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热量再生步骤包括控制所述压缩步骤和所述第一热交换步骤之间流动的工作流体以及所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体中的至少一种的温度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热量再生步骤中的温度使得Δh/ΔT≠0，其中，Δh是所述压缩步骤和所述第一热交换步骤之间流动的工作流体与所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体之间的焓差，ΔT是所述工作流体之间的温度差。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括监测所述热量再生步骤中的温度的步骤。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热量再生步骤包括控制所述压缩步骤和所述第一热交换步骤之间流动的工作流体以及所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体中的至少一种的压力，以响应所述温度监测步骤，从而控制所述至少一种工作流体的温度。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述热量再生步骤中的压力以保持所述等焓条件。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述热量再生步骤包括控制所述压缩步骤和所述第一热交换步骤之间流动的工作流体与所述膨胀步骤和所述冷凝步骤之间流动的工作流体中的至少一种的压力。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热量再生步骤包括控制在所述压缩步骤和所述第一热交换步骤之间流动的工作流体的压力。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在大于所述工作流体的临界点的压力下工作，其中所述工作流体的临界压力在3.3-7.5MPa之间。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述工作时的压力小于30Mpa。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述工作时的压力小于15MPa。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述工作时的压力在8-12MPa之间。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作流体的工作温度在100-200℃之间。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作流体的临界温度在30-200℃之间。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作流体由单组分组成。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述工作流体选自二氧化碳、正戊烷(C5H12)、HFC-245ca(CF2H-CF2-CFH2)、HFC-245fa(CF3-CH2-CF2H)、HFC-134a(CH2F-CF3)、制冷剂125和五氟乙烷(F4CH2F)。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作流体是多组分工作流体。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热源包括地热热源或废物热源。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述地热热源包括热干岩贮池或热水贮池。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述废物热源包括来自烧矿物燃料的电站的冷却水或废蒸汽。
22.一种从热源产生电力的系统，所述系统包括：
用于压缩工作流体以提高其温度的压缩机；
可流体连接到所述压缩机和所述热源以在所述工作流体和所述热源之间进行热交换从而使所述工作流体过热的第一热交换器；
可流体连接到所述第一热交换器以膨胀所述过热的工作流体从而降低其温度的涡轮；
冷凝所述工作流体以进一步降低其温度的第二热交换器，所述第二热交换器可流体连接到所述涡轮和所述压缩机上；以及
热量再生器，所述热量再生器可在所述压缩机和所述第一热交换器之间流体互连，从而在进入所述第一热交换器之前预热所述工作流体；并且所述热量再生器可在所述涡轮和所述第二热交换器之间流体互连，以在离开所述涡轮之后冷却所述工作流体，其中，在所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体与在所述涡轮和所述第二热交换器之间流动的工作流体进行热交换；
其中，所述系统在所述工作流体的饱和曲线上方的超临界区域内以热力学循环进行操作，并且所述再生器在等焓条件下工作以引起连续热交换。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述热量再生器包括控制所述热量再生器内的温度以保持所述等焓条件的装置。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述控制所述热量再生器内的温度以保持所述等焓条件的装置控制所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体以及所述涡轮和所述第二热交换器之间流动的工作流体中的至少一种的温度。
25.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述热量再生器中的温度使得Δh/ΔT≠0，其中，Δh是所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体与所述涡轮和所述第二热交换器之间流动的工作流体之间的焓差，ΔT是所述工作流体之间的温度差。
26.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于监测所述再生器内的温度的装置。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述用于监测所述再生器内的温度的装置包括位于所述再生器内的一个或多个热电耦。
28.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述再生器包括用于控制所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体以及所述涡轮和所述第二热交换器之间流动的工作流体中的至少一种的压力的装置，以响应所述用于监测所述再生器内的温度的装置，从而控制所述至少一种工作流体的温度。
29.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述热量再生器包括控制所述热量再生器内的压力以保持所述等焓条件的装置。
30.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述控制所述热量再生器内的压力以保持所述等焓条件的装置控制所述压缩机和所述第一热交换器之间流动的工作流体以及所述涡轮和所述第二热交换器之间流动的工作流体中的至少一种的压力。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述控制所述热量再生器内的压力以保持所述等焓条件的装置控制所述压缩机和所述第一热交换器之间的工作流体的压力。
32.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述控制所述热量再生器内的压力以保持所述等焓条件的装置控制所述至少一种工作流体的上游压力，以引起下游温度的变化。
33.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述控制所述热量再生器内的压力以保持所述等焓条件的装置包括至少一个控制所述至少一种工作流体的阀门。
34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述阀门是节流阀。
35.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述系统在高于所述工作流体的临界点的压力下工作，其中所述工作流体的临界压力在3.3MPa到7.5MPa之间。
36.如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述系统工作时的压力小于30MPa。
37.如权利要求36所述的系统，其特征在于，所述系统工作时的压力小于15MPa。
38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述系统工作时的压力在8-12MPa之间。
39.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述工作流体的工作温度在100-200℃之间。
40.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述工作流体的临界温度在30-200℃之间。
41.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述工作流体由单组分组成。
42.如权利要求41所述的系统，其特征在于，所述工作流体选自二氧化碳、正戊烷(C5H12)、HFC-245ca(CF2H-CF2-CFH2)、HFC-245fa(CF3-CH2-CF2H)、HFC-134a(CH2F-CF3)、制冷剂125和五氟乙烷(F4CH2F)。
43.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述工作流体是多组分工作流体。
44.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述热源包括地热热源或废物热源。
45.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述地热热源包括热干岩贮池或热水贮池。
46.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述废物热源包括来自烧矿物燃料的电站的冷却水或废蒸汽。
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