引言：低温热能包括太阳热能、工业废热、地热、生物质能和海洋温差等多种可再生能源，这种一般温度不超过200℃，且品位相对较低的热能都可以作为低温热能。通过对这些低温热能的回收与利用，可以减少能源生产期间造成的环境污染，同时减轻我国当前能源供应压力，解决我国能源问题。

1. 低温热能发电技术分析

1.1 太阳能热电技术

太阳能电池是日常生活中最常见的利用太阳能发电的一种方法。除此之外，还可以利用太阳能热电技术实现太阳能向热能的转化。由于太阳能热源温度相对较低，能量密度不高，因此，在太阳能热电系统建设和技术应用中主要依赖于朗肯循环以及在此基础上改进的系统集热技术。在有机朗肯循环系统中，应用低沸点有机工质，保证其与低温热源温度的匹配性，通过性能优异、安全性高、灵活性强的热工转换方式，最终实现利用低温余热发电。这种方法也是当前低温余热发电的首选方案^[1]。在20世纪50年代后期，以色列国家物理实验室制造了利用平板集热器收集一定温度范围内的太阳热能。当世界出现石油危机时，人们逐渐意识到太阳能利用技术的重要作用和意义。美国率先展开相关研究，从80年代开始建造SRGS系列槽式光热电站，总发电量高达354MW。在科学技术的推动下，在槽式、塔式、碟式三种太阳能热电系统的基础上，又拓展了线性菲涅尔式太阳能热发电系统。相比于其他太阳能热电系统，线性菲涅尔式太阳能热发电系统在实际应用中具有生产和技术成本低、结构简单、处理便捷的优势，但由于该系统整体的效益不高，在太阳能热电技术的实际应用中，通常会选择其他三种系统。

1.2 工业余热发电技术

我国经济的高速发展离不开化工、陶瓷、钢铁、发电等工业行业的支持，在各类工业大大小小窑炉的使用期间，产生的大部分热量都会通过热蒸汽、热水、热烟气等低温热能被消耗掉。但与国际工业单位能耗的平均水平相比，我国比其高出2.4倍，在能源效益方面，我国在国际先进水平中也相对落后^[2]。因此，在低温热能发电技术中，工业余热回收和发电技术具有巨大的发展潜力，可以大幅提升能源节约效果。随着人们环保意识的强化和可持续发展战略的影响，当前国家工业行业以节能减排作为发展核心，利用科学技术将各种工业热源应用在实际中，借助工业余热发电技术，强化工业热源的利用效率，减少工业产业热量浪费的同时，缓解电力能源供应压力。例如，利用有机物朗肯循环将工业余热进行回收处理，减少二氧化碳、二氧化硫、氧化氮的排放。但这种系统通常采用含氯氟烃类工质，导致臭氧层受到破坏。在当前的有机物朗肯循环系统中已经用氢氟烃类工质替代含氯氟烃类工质，这种工质的替换虽然可以消除对臭氧层造成的破坏，但同时也为有机物朗肯循环系统的研究与应用造成新的难题。

1.3 地热发电技术

地热热水或蒸汽都是地热发电技术实现的重要基础，在地热发电系统的应用中可以在中间介质法和扩容法之间进行选择。其中，中间介质法是利用闭式有机物朗肯循环，将地热蒸汽和热水作为热源实现发电的目标。扩容法是利用闪蒸器将地热蒸汽通过扩容的方式，使其压强降低，然后将其与汽轮机连接起来实现做功，最终完成地热发电。由于这种方式主要以地热蒸汽作为基础，因此，这种方式通常也叫做水蒸气扩容循环。在地热发电技术的应用中，通常选用异丁烷、异戊烷等各种有机物质工质作为工质。在一般情况下，地热发电技术还可以利用Kalina循环完成。

1.4 生物质能发电技术

由于生物质的集中燃烧可以对其燃烧过程进行控制，因此，与其他技术相比，生物质能发电技术具有良好的环保效应。基于生物质能的小型热电系统，在其应用期间，有机物朗肯循环与水蒸气朗肯循环相比，在能源效率方面具有更显著的应用优势。因此，在生物质能发电技术中，通常会选用具有回热的有机物朗肯循环系统，根据不同的用电需求，同时提供电力和热力能源，并按照实际的施工需求构建分布式供能模式。

1.5 海洋温差发电技术

低温热能发电技术中的海洋温差发电技术在发电过程中，主要以海水深层与其表面的温度差完成发电。在海洋温差发电系统主要有闭式循环和开式循环两种系统。闭式循环系统工质通常选用戊烷等各种低沸点工质，开式循环系统工质通常以海水为工质。在该系统的运行过程中，在工质与换热器的共同作用下，实现海水换热，并使工质进入透平完成做功。

2. 循环工质特性分析

2.1 工质的热物性分析

在热力循环理论效率的衡量与计算中，工质的热物性具有十分重要的影响。对于有机物工质来说，在相同的冷凝压力与蒸发压力下，焓降较大的循环工质的效率更高，且对透平设计难度要求较低。但不同工质的循环效率受其本身性质的影响，随过热度的变换规律存在一定差异。此外，工质的蒸发潜热与干湿性也是重要的热物性参数。在回收废热的有机物朗肯循环系统中，要尽量选用蒸发潜热更低的工质，强化工质温度与废热源的配合程度，减少换热温差，提升系统效率。在不同干湿性的工质选择中，一般选用绝热工质和干工质，避免其在热度不足的工况下，随着汽轮机的膨胀进入工质的两相区，进而减少汽轮叶片使用寿命。

2.2 工质的环保性分析

循环工质的选用还要注重工质环保性和安全性。由于氢氟烃类工质对臭氧层造成的严重破坏，当前已经全面限制了此类工质的使用。为了满足大气环境保护的要求，在循环工质的选择中要综合考虑其温室效应指数和臭氧层衰减指数两项指标，且将R11的温室效应指数和臭氧层衰减指数规定为1，其他工质按照其与R11的比值作为对应的温室效应指数和臭氧层衰减指数数值。一般在选取工质时，通常会选择臭氧层衰减系数为0或者尽可能较低的工质^[3]。

2.3 循环过程优化分析

在有机物朗肯循环系统的研究中，通过筛选和优化得到的系统参数和最佳循环工质通常只适用于对应的某一种固定环境，但在低温热能发电技术的实际应用中，随着季节和时间的变化，系统的实际工况也会发生较大转变，如果不对其进行优化设计和调整，该系统的整体性能就会显著降低，无法达到正常运转工况下的平均循环性能。因此，在优化低温热能系统中要分别从系统整体及其相关装置的静态特性与系统在环境变化较大下的运行状况两个角度着手。从系统装置及其本身的静态特性出发，循环过程的优化要注重透平、蒸发器等装置性能的提升。比如通过对工质的研究，结合分子量较高的有机物工质在有机物朗肯循环系统运行中，当流过透平时的流动特性，对透平设计进行不断优化，使其透平效率得到不断提高。在系统设置场地及其周围环境变化较大的工况下，低温热能发电系统中循环过程的优化，要结合工业余热回收期间工厂作息制度的影响、太阳能热电装置发电效率受昼夜日照变化的影响等不同低温热能发电技术对应的影响因素，从时间变化的角度分析工况变化，进而对系统进行不断优化，提升循环过程运行效率。

结论：综上所述，科学技术的发展不仅对社会各个行业领域的创新提供了更先进的技术支持，使其自动化、智能化水平提升，还能解决我国能源问题，利用低温热能发电技术减少传统发电模式产生的污染，将环保性和发电效率作为该技术的核心内容，通过科学分析优化技术应用性能，实现系统能量的最大化利用。

参考文献：

[1] 李翔. 双循环地热发电系统浅析[J]. 新型工业化,2021,11(8):166-167.

[2] 位巍,刘成名. 海洋温差能发电技术要点[J]. 中国船检,2021(12):74-80.

[3] 曹健,冯新,吉晓燕,等. 混合工质有机朗肯循环研究综述[J]. 热力发电,2022,51(1):44-51.