固体氧化物电解池时空分布式参数建模

固体氧化物电解池(SOEC)在高温环境下运行,内部存在复杂的热电相互耦合,温度、电压的控制对电堆平稳、安全运行至关重要。针对电堆复杂非线性、时空分布的特点,基于时空最小二乘支持向量机(LS-SVM)构建了SOEC温度、电压时空分布模型,采用一个核函数来描述电堆流道方向不同位置的空间相关性,采用动态回归方程描述电堆温度、电压分布的时间特性。通过Simulink构建SOEC机理仿真模型,生成样本数据来对时空分布模型进行训练并测试。仿真结果表明该模型能够准确预测SOEC温度、压力在时间及空间维度的分布,具有较优的泛化能力,可为电解系统优化与控制提供参考。

基于可逆固体氧化物电池的风光氢综合能源系统容量规划

可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell,RSOC)作为新型氢储能技术,有利于促进可再生能源消纳、提高系统运行效率。为此,提出一种基于RSOC技术的风光氢综合能源系统规划设计方法。首先,建立风光氢综合能源系统规划模型,考虑RSOC辅助系统(balance of plant,BOP)功耗占比高、功率调节受限等约束。其次,以系统年弃电缺电量、投资成本最小化为目标,采用粒子群优化算法求解该规划问题。最后,针对氢气价格、RSOC成本等不确定性因素,开展系统规划灵敏度分析。仿真结果表明该方法能够获得合理的配置方案,大规模减小系统弃电缺电频率,提升系统资源配置的灵活性。

整体煤气化燃料电池发电与甲醇联产系统运行特性

基于实际煤化工系统,开展煤气化化工与固体氧化物燃料电池、燃气透平耦合技术研究是加快IGFC工程化及商业化发展的新思路。选取山东能源集团旗下内蒙古荣信化工多喷嘴对置式水煤浆气化生产甲醇系统,借助化工流程分析软件Aspen Plus开展煤气化化工与固体氧化物燃料电池、透平工艺流程构建,通过仿真计算研究运行参数对整体煤气化燃料电池发电与甲醇联产(IGFC-CMP)系统的影响,并对典型条件下系统化工品产出、电力和热力出力进行分析。在此基础上分析气化炉关键参数对各关键部件出力、效率及其他运行参数的影响。结果表明,甲醇生产装置联合燃料电池发电,使系统整体效率由57.71%提高至59.22%,说明新系统在能源利用效率方面具有优越性。水煤浆浓度由55%提升至60%时,对燃料电池功率和效率影响最大,对整体效率提升较小。燃料电池效率由42.46%提升至68.42%,功率由2.65 MW提升至4.22 MW,透平1功率由6.23 MW提升至6.56 MW。抽气占比由0提升至51.59%时,由于抽气量相对合成气总量不到2%,因此对甲醇产量影响较小,整体效率由59.20%提升至60.70%。通过抽取部分净化气实现“化工品-热-电”供给调节可行,建议通过设置并联备用机组实现发电机组扩容,以减少运行调控难度及维持燃料电池高效率。通过对原甲醇生产系统的优化设计,不仅提高了系统整体能效,也实现了从单一输出化工品、余热到“化工品-热-电”联供的转变,为缓解化工系统生产用电压力,优化产品多样性和经济性提供新思路。

COSMO-SAC模型预测含丙三醇体系的汽液相平衡

流体相平衡性质是产品提纯、装备设计、操作优化等过程不可或缺的基本物性数据。借助COSMO-SAC模型,对丙三醇+水、甲醇、乙醇、丙醇和丁醇二元体系的汽液相平衡进行了预测,结果显示考虑氢键作用的模型预测精度较高;针对丙三醇分子结构特点,采用分子模拟软件对其分子结构进行了重新优化,并获得新的COSMO文件,据此预测的相平衡数据精度得到进一步提高;最后根据含丙三醇二元混合体系的汽液平衡数据,给出了新的COSMO-SAC模型参数,并成功预测含丙三醇三元汽液相行为。