基于双朗肯循环与混合海水淡化的创新太阳能热电联产系统：技术经济分析与多目标优化研究

本文推荐一项创新太阳能热电联产系统研究，该系统整合双朗肯循环与混合海水淡化技术（MED-TVC和MSF），同步产出电能（54.41?MW）与淡水（2057?m3/h）。通过NSGA-II和PSO多目标优化，实现碳排放降低15%、淡水产量提升17%，兼具经济性（NPV 5.14亿美元）与环境效益，为水-能紧缺区域提供可持续解决方案。

　　

Nomenclature（术语表）

MSF：多级闪蒸

MED：多效蒸馏

CSP：聚光太阳能发电

PTC：抛物槽式集热器

HTF：传热流体

DG：柴油发电机

OM：运行与维护

NPV：净现值

PBP：投资回收期

GOR：产水比

BPE：沸点升高

DM：直接投资

IDM：间接投资

kW_e：千瓦电力

MW_e：兆瓦电力

MW：兆瓦

kWh：千瓦时

kg：千克

ton：吨（1000 kg）

m³：立方米

m²：平方米

h：小时

s：秒

$：美元

方程参数

W：功

γ：截距

Process description（过程描述）

该系统巧妙结合抛物槽式太阳能集热器（PTC）、双朗肯循环与混合海水淡化单元（MSF和MED-TVC），实现电能与饮用水的同步生产。图1展示了整体布局，表1汇总了物流关键操作参数。太阳能场中，集热器采用熔盐传热流体（HTF，成分为KNO?、NaNO?与NaNO?），该流体流入——

Results & Discussion（结果与讨论）

完成流程设计与模拟后，本节深入探讨并全面审视所得结果。后续图表中的所有输出数据均存在约±5%的估计不确定性，该误差水平在所有结果中保持一致。

Conclusion（结论）

本研究成功利用上述方法产出54.41?MW电能与2057?m³/h淡水。设计涵盖PTC太阳能集热器、MSF与MED-TVC淡化装置及两条朗肯蒸汽循环。设计过程包括通过ASPEN Plus与ASPEN Economic进行模拟，以及灵敏度分析与经济分析。

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  1. 1.

     发电量分别为21.16?MW（MSF侧）与33.25?MW（MED侧），利用朗肯循环实现，MED侧的低压设计提升了产量。为实现工业级放大，采用模块化——