燃料电池分布式冷热电联供技术的研究及应用

燃料电池分布式多联供技术(冷热电联供)具有高效、超低废气排放量、低噪声等优点,应用前景广阔。综述了燃料电池分布式冷热电联供技术的研究和应用现状,从技术角度将两种处于优势地位的燃料电池(PEMFC和SOFC)在建筑物中的应用进行了对比分析,并指出了燃料电池分布式多联供技术的研究方向。     

一种三联供和地源热泵耦合的综合能源系统的运行策略优化研究

本文建立了一种三联供与地源热泵耦合的综合能源系统。文章旨在根据建筑负荷、设备容量、能源价格的实际情况,寻找经济性最优的运行策略。最优化方法采用了数学规划中的线性规划法,根据系统中各个设备的性能特点,运用linprog函数和Matlab编程语言,建立了该综合能源系统经济性最优的数学模型,分析了冬夏典型日的优化运行策略,并对全年的运行情况进行了模拟计算,和常规的供能方式进行了比较,分析了为可再生能源的消纳做出的贡献。     

利用地温能的新型热电冷联供系统及应用分析

科学合理的能源规划方案对提高能源利用效率、保障能源供应安全有着重要意义。本文针对某典型用户的负荷特点,提出了一种低碳型冷热电联供(BCHP)系统配置方案,通过全年负荷预测和能耗分析,将该方案与其它方案进行了比较。分析可知,该方案可充分利用低位热能,使深入挖掘烟气余热与土壤源等低位热源成为可能;在夏季将制冷与除湿相结合可提高供热供冷效率,并实现热量回灌,保持地热的冬夏季平衡。同其它方案相比,此方案的供热节能与减排量均在50%以上,同时可降低运行费用,增量投资回收期在1 a左右。该方案的确定为低碳型能源系统的配置以及能源规划的制定提供了新的途径。     

城市热网与浅层地热能复合型集中供热系统性能分析

提出一种城市热网与地热能复合型集中供热系统,即在热力站处用吸收式换热机组替代常规的水-水换热器,利用一、二次网之间的大传热温差驱动热泵提取浅层地热能供热。以该系统为研究对象,建立了各部分的数学模型,对系统的性能进行了模拟分析。结果表明,吸收式换热机组的COP为1.25,在集中热源不扩容、能耗不变的情况下,该系统可提高热网供热能力25%,可以有效缓解目前北方地区集中供热热源严重不足的问题;与传统集中供热系统相比,该系统的增量投资可在4.3年左右回收,具有较好的经济性和发展前景。     

SOFC-BCCHP系统的设计方法及其实现

针对传统建筑冷热电联供系统(Building Cooling,Heating and Power system,BCCHP)有能耗偏高的情况,提出一种以固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)为发电设备的BCCHP系统.为研究系统的设计问题,采用对系统各组件建模、模型集成和模拟计算的方法,提出该系统的设计方法并实现系统设计.结果表明:所提出的设计方法可以针对用户的需求确定燃料电池的规模、配套辅助设备的容量,可以为系统的设计提供一个有力的工具.     

SOFC分布式热电联供系统的性能研究

对固体氧化物燃料电池(SOFC)热电联供系统(CHP)进行了研究,建立了各个组件的数学模型,并应用Matlab软件实现了系统的计算机模拟。以发电规模为20 kW的系统为研究对象,对其设计工况和运行工况进行了性能模拟,模拟结果表明,在设计点工况,系统的联供效率可达89%,系统中空气侧压缩机的功率消耗最大;在运行工况下,减小燃料利用率或增加过量空气比率均使系统的热、电效率下降,两参数对系统热效率的影响程度相当且较为显著,而燃料利用对发电效率的影响更为敏感,若需获得较高的发电效率,建议系统采取高燃料利用率的操作策略,若需获得较高的热效率,建议采取高燃料利用率或者在电堆允许的温差应力下降低过量空气比率的操作策略。整个研究工作为固体氧化物燃料电池热电联供系统的设计和操作提供了指导。     

热泵型天然气热电冷联供系统实践研究

介绍了一类新型的热泵型天然气热电冷联供系统,系统利用吸收式制冷机在冬季兼作热泵运行,提高了系统的能源利用效率,降低了运行成本,除了增加一个回收冷凝热的换热器外,不会过多增加系统的额外初投资.通过对该系统的理论和实践研究表明,这类系统能充分利用天然气这种高品质能源,提高系统的综合利用效率.     

SOFC热电联供系统热电性能调节方法研究

针对固体氧化物燃料电池热电联供系统提出了两种热电性能调节方法,调节方法1控制电池操作温度和燃料利用率不变,调节方法2控制电池操作电压和操作温度不变.采用参数分析法研究了不同调节方法对系统热、电综合性能的影响.两种调节方法适用于建筑物热电联供系统,在实际应用中需要根据需求侧的热、电输出特性,考虑系统的综合性能,选择最佳的调节方法.     

天然气预重整固体氧化物燃料电池性能模拟

建立了预重整器和直接内部重整固体氧化物燃料电池电堆的数学模型,验证了电堆模型的有效性.应用Matlab软件实现了对天然气预重整固体氧化物燃料电池的模拟,对重整温度、重整耗热量和重整氢气产生量进行了研究,重整器的最佳操作温度为800 ℃.通过对部分预重整比率与燃料电池电堆性能关系的研究,建议在直接内部重整燃料电池材料允许的条件下,采用较低的预重整比率.部分预重整与直接内部重整固体氧化物燃料电池的良好结合有利于提高整个燃料电池系统的性能.