MCFC-GT混合動力系統(tǒng)非線性特征及其協(xié)調控制研究.pdf

1、高溫燃料電池-燃氣輪機混合動力系統(tǒng)是上世紀末、本世紀初剛剛興起的一種高效、環(huán)保的新型動力系統(tǒng)，在未來發(fā)電領域具有廣闊的應用前景。然而，高溫燃料電池-燃氣輪機混合動力系統(tǒng)是一個復合過程、一個復雜的能量轉換過程，該類系統(tǒng)的非線性特性及其協(xié)調控制問題是個世界難題。本文以由熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和燃氣輪機(GT)等組成的混合動力系統(tǒng)為研究對象，提出了基于MCFC-GT混合動力系統(tǒng)非線性特征的協(xié)調控制方法。具體如下： (1)MCF

2、C-GT混合動力系統(tǒng)數學模型的建立本文采用機理建模的方法，建立了MCFC-GT混合動力系統(tǒng)的集總參數模型，研究MCFC-GT混合動力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行以及對外界擾動的相應特性。 (2)基于總能概念的MCFC-GT混合動力系統(tǒng)特性分析本文討論了MCFC-GT混合動力系統(tǒng)不同工況下的工作性能，結果表明：MCFC-GT混合動力系統(tǒng)具有較高的發(fā)電效率，但系統(tǒng)的工況變化范圍較小，可通過調節(jié)燃氣輪機的轉速來改善系統(tǒng)的變工況性能。然而，采用變轉速

3、燃氣輪機的運行方式將削弱底層循環(huán)的作用，不利于充分發(fā)揮MCFC-GT混合動力系統(tǒng)的優(yōu)勢。 (3)MCFC-GT混合動力系統(tǒng)的動態(tài)特性分析本文首先對MCFC的動態(tài)特性進行深入研究，得到了MCFC的溫度分布特性。在此基礎上來研究MCFC-GT混合動力系統(tǒng)的動態(tài)性能。結果表明：MCFC-GT混合動力系統(tǒng)在設計點工況下的工作性能最佳；系統(tǒng)對外界擾動的響應速度較慢，穩(wěn)定時間較長。 (4)實驗研究本文進行了MCFC電堆、壓氣機性能及