设置富氨蒸气回热器的固体氧化物燃料电池/燃气轮机/卡琳娜联合循环系统的热力性能分析

提出了一种新的SOFC/GT/KCS联合循环发电系统,建立了该系统热力性能的数学模型,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件仿真模拟对系统进行了能量分析、憥分析,并研究了空气流率、燃料利用率、燃料流率、压气机压比、水蒸气碳比的变化对联合循环热力性能的影响。研究结果表明,在设定工况下,SOFC的发电效率为49.2%,系统总发电效率为67.6%,系统总火用效率为68.16%;系统的各部件中,火用损失较大的部件依次为SOFC、后燃烧室、燃气轮机、预热器3和余热锅炉;当燃料利用率为0.85时联合循环系统的性能最佳;在一定范围内,随着空气流率、燃料流率或水蒸汽碳比的增加,联合循环系统的能量利用效率均降低。

燃料电池/燃气轮机混合动力系统中催化燃烧室特性分析

对熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机(MCFC/MGT)混合动力系统中的催化燃烧室进行了实验和理论分析,确定了燃烧室入口温度、燃料浓度对燃料转化率的影响,在非设计工况下运行时催化燃烧室入口条件会发生变化,应用数学模型分析了各主要因素对催化燃烧室运行特性的影响。结果表明,计算结果与实验结果的最大误差在4%以内。在混合动力系统的运行范围内催化燃烧室入口温度高于770K时燃料转化率达99%以上,而入口流速和燃料浓度的变化对转化率的影响不明显。

MCFC/燃气轮机联合发电系统的最小二乘支持向量机方法建模

分析了影响熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)/燃气轮机(GT)联合发电系统工作温度的重要因素,在多个变量中选择了燃料气和空气流量作为MCFC工作温度的控制量;选择燃料气利用率和燃烧室附加燃料流量作为燃气轮机透平初温的控制量.在此基础上,推导了最小二乘支持向量机(LS-SVM)用于函数估计的算法,并将该算法用于建立联合发电系统的工作温度控制模型.实验结果表明,LS-SVM建模方法具有建模精度高、计算速度快的优点,适合于实时控制的情况.

固体氧化物燃料电池与燃汽轮机混合系统技术现状

固体氧化物燃料电池具有高能量密度、适用多种不同燃料、结构简单等优点,与燃气轮机结合后能达到近80%的能量利用效率,具有良好的市场前景。本文介绍了固体氧化物燃料电池与燃汽轮机混合系统的结构,应用现状,给出了未来发展的一些方向,并提出了固体氧化物燃料电池与燃气轮机混合系统发展需要解决的一些问题。

基于SOFC/GT和掺氢天然气的综合能源系统性能研究及经济性分析

提出了一种以固体氧化物燃料电池(SOFC)/燃气轮机(GT)为原动机,以掺氢天然气为燃料的综合能源系统。建立了风光发电和制氢设备、SOFC/GT系统、冷热电能源转换和存储设备、碳捕集设备等多种类型能源利用设备的数学模型,在考虑多种负荷平衡约束、设备运行约束和“双碳”目标约束的情况下研究了综合能源系统的性能与经济性。结果表明:随着燃料掺氢比的增加,SOFC/GT系统发电效率从60.36%增加到64.79%,综合能源利用率从87.80%增加到90.80%;系统使用可再生能源制氢时,碳排放量最低,尽管考虑了碳交易收益,但高昂的制氢成本导致系统运行成本最高。

基于SOFC/GT和多效蒸馏的农村多联供系统性能研究

为提高我国农村能源综合利用率、降低碳排放量及缓解农村苦咸水问题,文章提出了一种由固体氧化物燃料电池/燃气轮机(SOFC/GT)混合发电子系统、热压缩多效蒸馏子系统、吸收式制冷子系统和供热子系统组成的新型多联供系统,该系统可同时产出冷、热、电和淡水;通过建立该系统的数学模型,开展了热力性能研究,分析了固体氧化物燃料电池压力、空气流率和蒸汽热压缩器压缩比等关键参数对系统性能的影响。结果表明:在设计工况下,新型多联供系统的净发电功率为260.60 kW、制冷量为17.58 kW、生活热水供热量为6.30 kW、CO_(2)减排量为3.64 kg/h、淡水产量为541.10 kg/h、净发电效率为65.06%,其综合能源利用率为71.02%;增大SOFC压力或降低空气流率均可提高系统的净发电功率和CO_(2)减排量;随SOFC压力或空气流率的增大,系统的制冷量和综合能源利用率随之增大,但淡水产量随之降低;造水比和淡水产量会随蒸汽热压缩器压缩比的增大而降低。

Global Evaluation of Energy in Hybrid M-HTFC/MGT Systems in Cogenerative Arrangement

This work concerns the study of HSs （Hybrid Systems） that are made up of the integration of M-HTFC （Medium and High Temperature Fuel Cell） and MGT （Micro-Gas-Turbine）. Different typologies of hybrid systems are taken into account, which differ from each other in their plant layouts. The plants are considered in cogenerative arrangement. The aim of this study is to carry out an energetic analysis of the HS considered to obtain an analytical expression to depict the system operating in cogenerative arrangement. An energetic comparison among the systems analyzed based on some indexes is effected, which allows an evaluation of the plants performances in cogenerative arrangement. An energetic analysis is carried out, which is based on a ＂black box＂ depiction of the plant in which the components and the mutual interactions are highlighted. The fuel cell component of the plant is not analyzed as a black box, but each element that constitutes it, is elaborated as a subsystem.