依據用戶端提供的參數(熱源、冷源、電力、安裝環境等)，漢力就冷熱源溫度、流量等參數範圍，展開系統工程分析、優化性能表現、量身設計開發高性價比ORC產品；同時，以PLC(或DCS)為控制樞紐，使ORC機組自動適應現場工況，最大化機組年稼動率(開工率)及年發電量。漢力完全掌控渦輪ORC產品研製，百分之百台灣製造(MIT)，主要元件有：渦輪機(單級或多級軸流式渦輪)、交流發電機(感應或同步)、熱交換器(包含：預熱器、殼管式(或板式)蒸發器、復熱器、水冷式冷凝器(WCC, water cooled condenser)、氣冷式冷凝器(ACC, air cooled condenser)等)、工質泵、冷凍油潤滑系統、電力盤、動力盤、控制盤等；上述元件都安裝於一共同底座上，形成橇裝設備，便利運送及現場安裝。機組運送至現場置放於水泥地後，以化學螺栓或膨脹螺栓錨定底座。下圖說明水冷式渦輪ORC發電機組的設備簡圖。

軸流式渦輪機

奠基於漢鐘精機(股)公司(漢力母公司)的渦輪旋轉機械研製能量，漢力/漢鐘公司依據ORC膨脹機的熱力及機械特性要求，開發、設計單級或多級的軸流式渦輪發電機系列產品作為渦輪ORC的核心引擎。渦輪定子及轉子葉片依據熱力性能特性，以五軸加工製造(5-axis machine)，提升轉換效率；渦輪轉盤及動葉片一體製造(blisk)，提升轉子剛性。渦輪轉子轉速有8,000RPM、9,000RPM及12,000RPM，渦輪轉子輸出的軸功率範圍250~2,000kW，適合各級距的發電功率需求。本渦輪轉子-軸系具備高強度、高效能、低振動、低噪音等機械特性。

電力系統併聯

ORC轉換現地/現場的溫差熱能(熱源與冷卻水溫差或熱源與環經空氣溫差)，產生電力，因地制宜，屬於分散型發電系統。如果熱源(例如：地熱、溫泉、太陽熱能、生質能等)屬於再生能源領域，ORC產生的電力屬於綠電，電力可依據綠電躉售電價售電；如果熱源為工業餘熱、廢熱(例如：製程後的熱水、低壓蒸汽、煙氣、混合氣等)，ORC產生的電力屬於節能領域，但不屬於綠電範疇，電力直接供廠區用電。一般ORC發電容量僅數十kW到數MW，為了便利電力併網和確保機組操作性、穩定性，ORC輸出的電力直接與電力系統併聯運行(併入電網運行)(grid connection)。ORC電力特性可依據現場電力條件，輸出頻率50Hz或60Hz、電壓AC220V、380~480V、3kV、6kV、10kV等選項，符合用戶端用電需求。

交流發電機

交流發電機分為感應(異步)發電機及同步發電機，兩者最大差異在於激磁場轉子。併網型感應發電機利用電網上的無功功率(虛功率)激磁，同步發電機需外部激磁或裝配永磁轉子。因應現場用戶的電力特性及併網需求，漢力提供併網型感應發電機(搭配半密式渦輪機)及併網型同步發電機(搭配開啟式渦輪機)、頻率50Hz或60Hz、電壓AC220V、380~480V、3kV、6kV、10kV等選項。

(1) 併網型感應發電機(grid-connected induction generator)

發電機的三相定子繞組在空間上各相差 120 度電機角，電流 I_A、I_B及I_C在時間上亦相差 120 度，電網三相電流流入發電機定子繞組後，產生一個二極旋轉磁場(rotating magnetic field)。定子繞組產生的旋轉磁場，切割轉子導體，轉子導體因而產生感應電流、產生轉子磁場。發電機轉子轉向和旋轉磁場轉向相同，轉速略高於旋轉磁場的同步轉速。發電機轉子的轉子磁場切割發電機定子線圈(繞組)，由於電磁感應發電機定子線圈產生電流，輸出三相電力。

漢力ORC感應發電機採用鼠籠式轉子，其係以銅條或鋁條為導體，全數導體兩端加短路端環予以短接。鋁條與鐵心相比，鋁的電阻很低，鋁條與鐵心間不必絕緣。放置導體的線槽採用斜形槽，減少電動機運轉中磁阻變化，達到運轉平穩及低噪音的目的。

(2) 併網型同步發電機(grid-connected synchronous generator)

同步發電機的轉子磁場(場繞組)可利用永久磁鐵設計成轉子或供應一直流電給轉子繞組形成一電磁鐵。以原動機(例如：ORC膨脹機轉軸、汽輪機轉軸等)帶動發電機轉子，發電機轉子的轉子磁場切割發電機定子線圈(電樞繞組)，由於電磁感應發電機定子線圈產生電流，輸出三相電力。同步發電機稱為同步 (synchronous)，係指其產生的電頻率同步於發電機的機械轉速。

(3) 併網特性比較

下表比較併網型感應發電機及同步發電機併網時的特性。感應發電機具有下列優點：

   ☆旋轉磁場係由電網電磁感應產生，發電機輸出的電力頻率、電壓、相位、相角等參數均與電網一致

   ☆不需要轉子激磁磁場、不需要同步及電壓調節裝置，無同步發電機類似的振盪及失步問題，併網操作簡便，電站設備簡化

   ☆鼠籠式轉子的結構簡單、牢固，感應發電機的負荷控制簡單，不需調速器，無集電環及碳刷，可靠性高，不受使用場所限制

   ☆構造簡易，堅固耐用、賈格低廉

   ☆維修需求少，稼動率高

   ☆電網斷電時，ORC自動解聯，不需要防孤島效應裝置

感應發電機具有併網便利、價格低廉、控制系統簡單、價動率高、維修少、機組操作便利等優點，建議ORC搭配感應發電機。

蒸發器

考慮熱源的清潔度、化學(酸、鹼、氯離子等)成分，蒸汽、熱水、混合汽、煙氣、熱空氣等多樣化熱源及溫度範圍，漢力篩選適用材質(碳鋼、SUS304、SUS316、鈦合金、雙相鋼等)，設計(以HTRI設計軟體分析)、開發殼管式熱交換器或設計、選配板式熱交換器。

冷凝器

水冷式冷凝器(water cooled condenser, WCC)：以冷卻水排熱。設計、開發殼管式熱交換器做為冷凝器，並兼做為工質迴路系統的儲液槽。依據冷凝器排熱量，配置冷卻水塔(包含散熱管排、風扇等)、冷卻水循環泵及冷卻水循環系統。

氣冷式冷凝器(air cooled condesner, ACC)：以空氣排熱。設計、開發散熱管排(鰭片管或裸管)做為冷凝器，空氣直接經由散熱管排帶走熱量，需額外配置工質儲液槽。依據冷凝器排熱量，配置散熱管排及散熱風扇。由於空氣散熱能力遠低於冷卻水散熱能力，ACC熱傳面積大；因此，ACC占地面積3~5倍WCC占地面積。

如果廠區有冷卻水塔，建議採用水冷式冷凝器，可減少工質填充量且排熱效果佳(降低工質冷凝溫度、提高ORC系統的發電效率)，經濟效益顯著。如果廠區沒有冷卻水塔，才考慮採用氣冷方式。

工質泵

依照ORC迴路系統工質壓力及流量需求，選配多級離心式工質泵升壓液態工質，並導入蒸發器。

控制/電力系統

依照ORC系統運作及現場環控需求，以PLC為控制樞紐，開發全自動智能化控制系統，達到ORC機組無須專人照料及操作的目的；同時，也可配合現場的需求，透過通訊協議將機組的參數訊號傳給上位的DCS、SCADA或中央控制室。依照現場電網條件及ORC機組特性，量身訂製設計電力盤、動力盤及控制盤，符合現場電力條件並適應現場冷、熱源工況變動。同時，也提供ORC機組的雲端系統，即時紀錄、擷取機組運轉資料，達到遠端性能診斷及預警功能，協助用戶監測機組健康狀況。

產品系列

依據用戶的熱源、冷源、電力參數，漢力設計、開發250kW~2,000kW發電容量的渦輪ORC產品系列(單級軸流式渦輪、多級軸流式渦輪)，期使用戶達到最好的節能方案及最佳的經濟效益。

●100% 掌控研發及自製技術，供應高性價比渦輪ORC產品。

●依據現場冷、熱源及電力設計參數，量身打造最適化渦輪核心引擎，供應發電量250kW ~2,000kW渦輪ORC產品系列。

●配備感應(異步)發電機或同步發電機，可選配50Hz或60Hz頻率、AC220/380~480V/3kV/6kV/10kV電壓。

●調降比(turndown ratio)大 ，發電功率在30%~110%額定發電功率間皆可順暢運行 。

●體積小、重量輕，佔地面積不到螺桿ORC機組的1/2(相對於相同的發電功率)。

●產品壽期超過20年，維修少、維修成本低。

本渦輪ORC的渦輪轉子採用高轉速(轉速8,000~12,000RPM)設計，機組體積小、結構簡單、重量輕、佔地面積小；依據渦輪及發電機的構型配置，劃分為(1)半密式渦輪ORC：搭配感應發電機，及(2)開啟式渦輪ORC：搭配感應或同步發電機。產品特性說明如下：

半封密式渦輪ORC (搭配感應(異步)發電機)

半密式渦輪ORC發電機的高速渦輪轉子齒輪(pinion)直接嚙合發電機轉子齒輪(bull)，降速、帶轉發電機轉子；渦輪及發電機裝配於同一機匣內，渦輪轉子及發電機轉子的轉動件完全封密於機匣內，轉動件及機匣間不需要裝配機械軸封，沒有工質洩漏之虞；工質直接冷卻發電機線圈繞組，發電機線圈繞組不需裝配散熱風扇，發電機效率高。

半封密式渦輪ORC配備感應發電機，發電機定子直接利用電網的無功功率激磁，產生一個二極旋轉磁場(rotating magnetic field)。定子繞組產生的旋轉磁場，切割轉子導體，轉子導體因而產生感應電流、產生轉子磁場。渦輪機轉子帶轉的發電機轉子轉向和旋轉磁場轉向相同，轉速略高於旋轉磁場的同步轉速。發電機轉子的轉子磁場切割發電機定子線圈(繞組)，由於電磁感應發電機定子線圈產生電流，輸出三相電力。感又發電機的定子旋轉磁場直接利用電網的無功功率激磁，因此產生的電力特性完全相同於電網電力，直接倂網供電。在1分鐘內，ORC完成啟動到併網供電的程序，具備：電力併網迅速、電機可靠度高、維修少及不需要額外併網設備的產品特性。

開啟式渦輪ORC (搭配同步或感應發電機)

開啟式渦輪ORC發電機的高速渦輪轉子透過減速機構(齒輪(pinion)、齒輪(bull)減速機構)降轉後，低速軸透過聯軸器帶動發電機轉子。開啟式的渦輪機(包含減速機構及低速軸)及發電機屬於二個獨立個體，低速軸透過聯軸器耦合發電機轉軸，如果對心不好或底座變形，振動量大，影響軸承及軸封壽命，也會產生額外噪音；渦輪輸出軸(低速軸)及渦輪機的機匣間須配置機械軸封，防止工質外洩，機械軸封1~2年需更換，維修費用高。另外，發電機必須裝配散熱風扇，防止電機線圈繞組過熱，造成激磁惡化及電機損毀。

半密式與開啟式渦輪ORC特性比較

一般而言，如果ORC發電功率低於廠區契約容量20%或規劃直接併網售電(例如：地熱發電等)，建議採用半密式機組搭配感應發電機。由於半密式機組具備配件少、可靠度高、成本低、維修少、稼動率高等優勢，經濟效益顯著。

全自動智能化控制系統

以PLC作為ORC機組的控制樞紐，接受ORC機組各站位的控制參數及物理參數，即時監視、回饋、判斷ORC的運轉狀態，具備：

●全自動化的ORC機組操作、運轉保護、健康狀態診斷，無須專人照料及操作。

●因應冷熱源變動，自動調整ORC運轉參數，平穩輸出電功率，操作範圍寬廣 ，30%~110%額定發電量內都可順暢運行。 。

●配合現場環控及監視需求，透過通訊協議將機組的參數訊號傳給上位的DCS、SCADA或中央控制。

●提供ORC機組的雲端系統，即時紀錄、擷取機組運轉資料，達到遠端性能診斷及預警功能，協助用戶監測機組健康狀況。