家用SOFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)的動態(tài)建模與分析.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)發(fā)電技術能夠直接將燃料里的化學能轉化為電能，是一種綠色高效的新能源技術。將SOFC作為分布式能源的發(fā)電裝置運用在家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)中，具有很高的綜合效率、無污染、無噪聲等優(yōu)點，因此具有重要的研究價值。
　　本文搭建了帶有天然氣重整制氫子系統(tǒng)的固體氧化物燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)，并分析了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能和開環(huán)動態(tài)性能，主要工作分為以下幾方面：
　　搭建了天然氣重整制氫子系統(tǒng)的辨識模型，根據(jù)各子部件的化學過

2、程和熱動態(tài)過程搭建數(shù)學模型，然后采用改進型遺傳算法(IGA)對模型的參數(shù)進行辨識，并用樣機工況數(shù)據(jù)驗證了模型的準確性。在此基礎上，分析了水碳比(S/C)和重整反應溫度對重整系統(tǒng)制氫效率的影響。
　　構建了帶天然氣重整制氫子系統(tǒng)的固體氧化物燃料電池獨立發(fā)電系統(tǒng)，首先，根據(jù)守恒定律搭建了SOFC發(fā)電系統(tǒng)，并用實驗室穩(wěn)定工況下的數(shù)據(jù)驗證了SOFC熱電耦合模型的準確性和有效性。然后，把重整制氫子系統(tǒng)和SOFC系統(tǒng)集成起來，在5％的輸入擾動

3、下測試系統(tǒng)的開環(huán)穩(wěn)定性，且系統(tǒng)子部件的溫度特性和電特性均不超過約束范圍。最后，設計了系統(tǒng)開環(huán)下拋物線功率切換路徑，并采用雙步切換的策略，極大地縮短了系統(tǒng)的功率切換時間。
　　完成了SOFC的家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的策略設計和運行方案設計，根據(jù)用戶春夏季熱電消耗數(shù)據(jù)，提出了一種以用戶電消耗為核心的家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運行方案，同時給出了蓄電池容量和水箱容積的推薦參數(shù)。相比傳統(tǒng)供電方式，以天然氣為燃料的SOFC熱電聯(lián)供系統(tǒng)能夠有效減少能源消耗