Abstract Supercritical CO2 cycle has an optimal performance when the cycle minimum temperature is around the critical temperature (31 °C), which is impossible at hot climatic conditions. To solve this problem, this work hybridizes a supercritical CO2 cycle with an ejector refrigeration cycle (ERC) to cool the minimum temperature of the cycle to be about 31 °C and hence achieving the highest possible performance. Comprehensive energy, exergy, and economic analyses are carried out to explore the mechanisms of performance improvement of the novel combined plant. Sensitivity analysis is performed to recognize the most influencing parameters on the performance of the combined plant. Based on the sensitivity analysis, the effect of different operating and design parameters on the system performance is investigated. Furthermore, a multi-objective optimization study is performed to find the trade-off between exergy efficiency and cost-saving. Among the different the five refrigerants used for ERC, the results illustrate that R717 is the most efficient one for the present hybridization. The exergy destruction in the precooler reduces from 15.5% to 0.7% when ERC is combined with the sCO2 cycle. Thus, the energy efficiency (ηth) and exergy efficiency (ηex) increase by 9.5%, while the levelized cost of energy (LCOE) declines by 10.7%. Compared with the standalone sCO2 cycle, the produced power, η th , η ex , and LCOE of the optimized plant improve by 94.3%, 36.2%, 28.6%, and 18.3%, respectively.

中文翻译：

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通过使用喷射器制冷循环的废热回收来提高超临界 CO2 装置的热性能和经济性能

摘要 当循环最低温度在临界温度（31 °C）附近时，超临界 CO2 循环具有最佳性能，这在炎热气候条件下是不可能的。为了解决这个问题，这项工作将超临界 CO2 循环与喷射器制冷循环 (ERC) 相结合，以将循环的最低温度冷却至约 31 °C，从而实现尽可能高的性能。进行综合能源、火用和经济分析，以探索新型联合电厂的性能改进机制。执行敏感性分析以识别对联合设备性能影响最大的参数。在敏感性分析的基础上，研究了不同运行和设计参数对系统性能的影响。此外，执行多目标优化研究以找到火用效率和成本节约之间的权衡。在 ERC 使用的五种不同制冷剂中，结果表明 R717 是目前混合系统中最有效的一种。当 ERC 与 sCO2 循环结合时，预冷器中的火用破坏从 15.5% 减少到 0.7%。因此，能源效率 (ηth) 和火用效率 (ηex) 提高了 9.5%，而能源平准化成本 (LCOE) 下降了 10.7%。与独立的 sCO2 循环相比，优化装置的发电量、η th 、η ex 和 LCOE 分别提高了 94.3%、36.2%、28.6% 和 18.3%。结果表明，R717 是目前杂交中最有效的一种。当 ERC 与 sCO2 循环结合时，预冷器中的火用破坏从 15.5% 减少到 0.7%。因此，能源效率 (ηth) 和火用效率 (ηex) 提高了 9.5%，而能源平准化成本 (LCOE) 下降了 10.7%。与独立的 sCO2 循环相比，优化装置的发电量、η th 、η ex 和 LCOE 分别提高了 94.3%、36.2%、28.6% 和 18.3%。结果表明，R717 是目前杂交中最有效的一种。当 ERC 与 sCO2 循环结合时，预冷器中的火用破坏从 15.5% 减少到 0.7%。因此，能源效率 (ηth) 和火用效率 (ηex) 提高了 9.5%，而能源平准化成本 (LCOE) 下降了 10.7%。与独立的 sCO2 循环相比，优化装置的发电量、η th 、η ex 和 LCOE 分别提高了 94.3%、36.2%、28.6% 和 18.3%。