燃料電池與微型燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)性能分析.pdf

1、隨著能源危機的頻繁出現(xiàn)以及環(huán)境問題的日益嚴重，高效率、低污染的能源利用方式越來越受到人們的高度重視。為了有效的利用能源和更好的保護環(huán)境，近年來分布式發(fā)電系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。固體氧化物燃料電池(SOFC)與微型燃氣輪機(MGT)組成的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是上世紀末剛剛興起的一種高效、清潔、環(huán)保的能源利用裝置。它是一種分布式發(fā)電系統(tǒng)，不僅具有燃料電池(FC)效率高、運行安全的特點，在加入了微型燃氣輪機以后，系統(tǒng)的效率得到了進一步提高。因此，被認為是

2、分布式發(fā)電系統(tǒng)的最佳形式之一。 本文共分三部分，分別建立了燃料電池、微型燃氣輪機和由燃料電池和微型燃氣輪機構成的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的模型，并對模型進行了模擬分析。 第一部分介紹了燃料電池的基本結構與工作原理、特點及其發(fā)展現(xiàn)狀，簡述了高溫固體氧化物燃料電池及其模型的研究進展。根據(jù)質量守恒、能量守恒、電化學反應原理提出了描述管式SOFC的模型，并分析了電流密度、電池溫度和空氣利用系數(shù)等參數(shù)對燃料電池性能的影響。 第二部

3、分介紹了微型燃氣輪機的原理、特點、發(fā)展現(xiàn)狀與應用。根據(jù)帶有回熱系統(tǒng)的MGT的特性和假定條件發(fā)展了描述MGT的模型，進一步討論了MGT在設計工況和變工況下的性能。 第三部分將SOFC模型和MGT模型聯(lián)合在一起，由SOFC代替MGT中的燃燒室部分，就組成了燃料電池與燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。分析了該聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)在額定工況和變工況下的性能，并與MGT循環(huán)作了比較。 本文采用強大的科學計算軟件MATLAB對燃料電池與燃氣輪機聯(lián)合