固体氧化物燃料电池与燃气轮机的混合循环(Solid Oxide Fuel Cell-Gas Turbine Hybrid Cycle,SOFC-GT)是一种极有前景的分布式发电方案。如何回收该循环燃气轮机高温尾气中的余热是目前研究的热点。超临界二氧化碳布雷顿循环(Supercritical C02 Brayton Cycle,SCO2BC)作为一种颠覆性的高效动力系统,非常适合作为底层循环与SOFC-GT进行耦合,通过系统集成和流程改进实现能量的回收转换与梯级利用,具有效率高、排放低、发电规模灵活、适合联产联供等诸多优势。本文围绕由燃料电池、燃气轮机与超临界二氧化碳布雷顿循环构成的三重耦合系统展开研究,结合流程模拟软件gPROMS构建仿真模型,对系统进行性能计算与敏感性分析,研究各关键参量对系统性能的影响,并采用多目标优化与决策方法进行用经济性能的优化分析,探寻其最优设计和运行方案。论文主要内容如下:首先,对国内外基于燃料电池和燃气轮机的二级和三级耦合系统进行文献综述,同时阐述超临界二氧化碳布雷顿循环的概念、特性和国内外研究进展,提出本文的研究切入点和创新性。其次,详细描述SOFC-GT与预热型、再压缩型超临界二氧化碳布雷顿循环集成的两类耦合系统,借助gPROMS建立详细的流程仿真模型与经济性分析模型,围绕系统的核心部件和关键参数进行讨论。再次,对燃料电池工作温度、燃料流率、燃料利用率、燃气轮机压比、二氧化碳透平的进口压力、底层循环分流比六个关键系统参数进行敏感性分析,研究系统净输出功、(?)损、(?)效率和平准化度电成本等性能参数的变化趋势。最后,围绕本文采用的优化算法及决策方法的原理和计算流程进行阐述,以系统(?)效率和平准化度电成本为双目标,探讨耦合系统最优的热力学性能和经济性。结合gPROMS内置的单目标优化算法和ε-constraint方法获取两类耦合系统的帕累托曲线,并通过LINMAP和TOPSIS两种决策方法确定全局最优解,分析耦合系统在最优工况下的性能参数。最后,对比分析两类耦合系统对应于帕累托前沿解集的八个决策变量的具体分布。综上,文中获得的一些新结果揭示了SOFC-GT-SCo2BC耦合系统的一般性能特性,给出了关键设计和运行参数的优化判据,可为同类集成系统的优化设计与运行提供理论指导和参考依据。