人类文明的进步离不开对能源的开发和利用,当今世界,化石燃料仍是主要的能源消耗形式,对化石能源的依赖会越来越制约社会的发展。因此,人们亟需新的能源来替代传统化石能源或者新的能源利用方式来提高传统能源的利用率。氢能作为一种新能源,具有清洁、高效、可持续等很多的优点,被视为本世纪最具发展潜力的清洁能源。燃料电池是一种能够利用氢气的高效能源转化装置,它是通过电化学反应将氢气内的化学能转化为电能和热能,其转化效率远远高于化石能源在内燃机里转化为机械能或在热电厂里转换为电能的效率。基于燃料电池的热电联产系统是一种适合于家庭使用的分布式能源系统。相比较于传统的能源转换方式和其他热电联产技术,基于燃料电池热电联产系统有更高的发电效率和综合能量利用率,同时还在经济性、环保性与可靠性方面具有无可比拟的优势。结合了天然气重整制氢装置的热电联产系统可以利用现有的燃气管道,将整套设备安装在用户端,减少了能量传输过程中的损失,因而具有广阔的研究前景。本文建立了完整的燃料电池热电联产系统模型,对系统进行了能量分析和(?)分析,根据系统与负荷的能量供需特性设计不同的运行策略并进行优化,具体研究内容和主要结论如下:(1)在Aspen Plus中建立含有天然气重整制氢装置在内的燃料处理系统的稳态模型,设定各反应器工作参数进行仿真验证,同时在SIMULINK中建立包括电化学模型、气流模型和能量模型的质子交换膜燃料电池动态模型并进行仿真验证。结合系统辅助设备的模型,将燃料处理系统稳态模型与燃料电池模型进行整合,构建出热电联产系统的动态模型。(2)建立了关于热电联产系统整体及其中的主要部件的能量平衡和(?)平衡方程并对系统整体及主要部件进行能量分析和(?)分析,计算系统和各主要部件的能量转换效率和(?)效率,得出能量损失和(?)损失最大的环节是质子交换膜燃料电池。对系统进行动态仿真,研究系统电功率和燃料电池电效率对燃料电池和系统性能的影响。(3)研究在热电联产系统的能量输出特性,根据负荷需求及系统输出特性设计出基于电负荷、基于热负荷和基于稳定功率的运行策略,为了解决热负荷与系统热产出的不匹配问题设计能量控制模块。同时计算出三种运行策略在不同负荷下的能量转换效率和(?)效率,从适用性、系统复杂度和转换效率等方面对比分析出三种运行策略的优缺点。