基于SOFC-GT的长江流域货船推进系统特性分析

为了探索柴油燃料在船舶航运中的清洁化利用的新路径,建立基于固体氧化物燃料电池-燃气轮机(SOFC-GT)混合动力系统的船舶推进系统,结合柴油的裂解和重整以及各部件安全运行边界约束,研究工作参数对混合动力系统性能的影响,得到不同航道水流速、风速以及航行速度下混合动力系统运行规律。结果表明:在额定工况下,该船舶SOFC-GT推进系统功率为2458k W,燃料消耗为0.092 kg/s,效率可达56.33%。采用阳极再循环可将系统的效率提高9.91%,但为了避免SOFC工作温度过高,再循环比不能超过0.45。燃空比和水碳比的安全调节范围分别为0.0295~0.0677和1.6~3.5,SOFC-GT系统在安全区域内功率的上下限分别为460.6 kW~1 229.0 kW和1 007.0 kW~1 178.0 kW,取得上下限时的系统效率分别为49.09%~56.41%和47.69%~56.82%,可以实现宽工况调节。货船SOFC-GT推进系统相比传统柴油机,在长江流域不同水流速度、风速和航行速度下,展现出更高的效率和续航能力,效率提升可达15.5%。