基于SOFC/GT系统的热电比分析与研究

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为了解决日益突出的能源问题,全球都致力于开发新能源和寻找新的能源利用方式。目前,随着集中式能源系统的弊端逐渐显露,分布式能源系统已成为21世纪电力系统最重要的研究方向,尤其是固体氧化物燃料电池(SOFC)与燃气轮机(GT)联产系统,由于高效、结构灵活、低污染等特点,已成为分布式能源系统研究的热点。 目前对SOFC-GT系统的研究中,绝大多数都集中在降低成本和提高能效上,而在热能和电能的控制方面涉及较少;另一方面则存在SOFC-GT热电联产系统提供的电能和热能不能随用户在不同时间段内对电能和热能需求而进行变化的矛盾。本文将热电比定义为系统给用户提供的热能与总电能之比。通过模拟研究,分析了系统热电比随SOFC的入口参数(如入口流量、系统压力、入口温度等)的变化规律,利用边际成本概念比较了各参数对系统热电比及系统性能的影响。 研究成果表明:在SOFC的各入口参数的调节范围内,热电比随电流密度增大而升高,随系统压力的增大而降低,随入口空气温度的增大而降低,随入口燃料温度增大而降低;就调节热电比的能力而言,电流密度的调节能力最强,入口空气温度次之,入口燃料温度最弱;通过分析系统火用效率,发现火用效率的变化趋势与系统热电比的相反;比较各参数对热电比调整的经济能效,从高到低的排序为:电流密度>系统压力>入口空气温度>入口燃料温度。
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