固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与优化研究

针对1MW固体氧化物燃料电池（SOFC）发电系统,建立了描述SOFC电池堆电化学过程和特性的模型,在此基础上建立了基于Aspen Plus软件平台的SOFC发电系统模型,并对其系统参数进行了分析和优化。研究为大型SOFC发电系统的设计奠定了基础。     

燃料电池发电系统及其示范工程

介绍了几种实用燃料电池发电系统的基本原理，重点介绍固体氧化物燃料电池（SOFC）发电技术的最新发展和西门子公司在欧美几个应用示范工程。这些示范工程旨在对该技术进行考核，为实现其商业化运行做准备。     

分布式固体氧化物燃料电池发电系统发展现状与展望

能源是工业的粮食、国民经济的命脉。构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系，加速发展新型电力系统是我国实现“双碳”目标的关键举措。固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)分布式发电系统凭借高发电效率、低温室气体排放以及安全可靠的系统保障脱颖而出，展现了下一代新型电力系统广阔发展前景，是世界主要发达国家大力发展和推广的新型分布式发电技术。该文从技术、结构、系统、应用等多个层面对以SOFC为代表的新型电力系统进行梳理；并对综合煤气化燃料电池联合发电技术(integrated gasification fuel cell,IGFC)进行介绍和碳减排分析；最后，针对分布式燃料电池发电系统的发展提出建议与展望。     

固体氧化物燃料电池及其混合发电系统的现状及开发

固体氧化物燃料电池（SOFC）以其高能量转换效率、高比功率、无运动部件、堆积结构以及环境友好等特点日益受到重视。文章从燃料电池本体以及基于燃料电池的混合发电系统两方面对发达国家固体氧化物燃料电池的发展进行了调查,通过不同国家开发的电池以及混合发电系统的比较分析,对今后固体氧化物燃料电池的发展起到一定的指导作用。基于对燃料电池外形尺寸、进气道的尺寸和形状等电池结构进行了分析,得出不同结构下电池性能的变化,得到了最有利于燃料电池性能的设计参数。研究结果表明,低电流时,随着多孔电极进气道孔径的增加,电池输出电压也降低;而高电流时,电池输出电压先增大后减少,在孔径为5 mm时电池输出电压最大。     

高温燃料电池发电系统研究

介绍燃料电池的分类和应用技术路线,比较各种燃料电池的发电特性,分析高温燃料电池的应用前景。分析表明,固体氧化物燃料电池在大型电厂的应用具有潜在优势。应用稳态模拟软件(AspenPlus)对1000kW SOFC/GT发电系统进行了模拟,模拟结果与WestingHouse 500kW SOFC/GT发电系统设计数据比较吻合,误差小于5%。应用建立的系统模型对影响系统性能的主要参数进行了优化,系统效率提高到51.403%。     

微网中固体氧化物燃料电池的控制策略及特性研究

探讨固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统整体模型及控制策略,并通过仿真验证了其正确性.     

固体氧化物燃料电池（SOFC）发电系统示范工程（1）：Sulzer Hexis公司的S0FC系统

Sulzer Hexis公司长期以来一直在进行管式固体氧化物燃料电池（SOFC）发电系统示范工程的开发与运行改进工作,使SOFC发电系统的许多性能得到了很大的提高,具体指标已达到：（1）运行时间总计超过90kh;（2）发电量达56MW·h;（3）标准电能输出功率为1kW;（4）电池堆最大电能效率为35％等。     

不密封无联接极固体氧化物燃料电池发电成功

中国科学院过程工程所固体氧化物燃料电池(SOFC课题组研发的"列管式不密封无联接极固体氧化物燃料电池"发电成功,该项目已于1月30日通过了科技部组织的"863"项目验收。固体氧化物燃料电池结构不同于国内外现有的电池结构,取消了以往管式固体氧化物燃料电池所必须采用的陶瓷联接极,工作区不再需要密封,降低了生     

燃料电池系统装置走向商业化

介绍固体氧化物燃料电池（SOFC）的技术性能水平现状,以及SOFC与微型燃气轮相结合提供电力的发展前景。文章还介绍一种新开发的扁平管形高功率密度OFC（HPD－SOFC）的性能及其与SOFC的比较,说明其真正具有商业推广价值。     

燃料电池及其发展前景

燃料电池具有非同寻常的性能：电效率可达60％以上,而且可以在带着部分负荷运行的情况下进行维修,除了有效比率碳氧化物排放外几乎没有任何有害的排放物。文章介绍按温度划分的4种主要燃料电池（PEMFC、PAFC、MCFC和SOFC）的性能,重点介绍高温固体氧化物燃料电池（SOFC）的应用及其发展前景。     

千瓦级固体氧化物燃料电池发电系统的设计与研究

固体氧化物燃料电池因其高效环保被誉为21世纪绿色能源,但是由于电池衰减和系统集成度较低,造成许多余热无法回收利用,导致装置的整体发电效率并未达到理想状态.本文通过以千瓦级固体氧化物燃料电池发电系统为研究对象,建立SOFC三维模型并详细介绍其设计原理与工作过程,加强对核心部件结构自主设计优化,分析电堆在750℃运行的可靠...     

燃料电池发电技术介绍

介绍了各种类型燃料电池的工作原理和技术现状,并提出将燃料电池作为固定分布式发电技术的评价标准。指出磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)最有可能作为分布式电源用于区域性供电。     

固体氧化物燃料电池（S0FC）发电系统示范工程（2）：美国ZTEK公司的SOFC系统

美国马塞诸塞州的ZTEK公司自1984年开始开发集成的平板式同体氧化物燃料电池（SOFC）发电系统,1994-1995年,ZTEK在美国电力科学研究院（EPRI）的资助下成功运行了一个1kW级的平板式SOFC发电系统,随后又与田纳西流域管理局（TVA）共同建造了一个25kW的SOFC发电系统,首次安装在美国的亨茨维尔,于1998年初开始运行,然后于2000年8月回到ZTEK公司总部继续进行测试,累计运行超过25kh。     

整体煤气化固体氧化物燃料电池混合发电循环的性能分析

介绍了整体煤气化固体氧化物燃料电池混合发电循环(IG_SOFC/CC)的拓扑结构,基于商业软件Aspen Plus平台,建立了IG_SOFC/CC混合发电系统模型,分析了IG_SOFC/CC混合发电系统的性能,分析结果表明该系统具有较高的发电效率。     

整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池（IG—HCFC）发电系统

整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池（IG—MCFC）发电系统是燃料电池发电技术与整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术相结合,形成整体煤气化燃料电池发电技术（IGFC）,不仅使燃料电池发电的容量和效率增加．而且也可以使IGCC的发电效率提高．既是MCFC大容量化的主要方向之一．也是21世纪洁净煤发电技术的一个重要方向。     

SOFC电堆降阶建模研究及其仿真测试

基于5 kW固体氧化物燃料电池(SOFC)独立发电系统,考虑其高阶复杂非线性的特性,设定部分变量为常值进行简化,从系统的分布式参数控制、SOFC模型的温度分层动态分析及层次降阶方面进行分析,设计了面向控制的SOFC系统级降阶模型,并进行了仿真,测试了4温度层、3温度层、2温度层三种不同模型的输出特性.仿真结果表明SOFC系统级降阶模型具有建模简单和精度高的优点,研究结果对SOFC燃料电池独立发电系统的建模和控制具有一定的实用价值.     

固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池联合系统的建模与仿真

建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)联合发电系统,在该联合系统中SOFC不但可产生电能,同时为PEMFC提供富氢的重整气产生额外电能,提高了燃料能量转换率,也节省了外置重整器的设备消耗。该文基于质量、能量平衡并耦合电化学知识建立了SOFC-PEMFC联合发电系统模型。详细讨论了系统参数(燃料利用率、空气与燃料流量比和燃料流量)对系统性能的影响。仿真结果表明,在本文设计工况下,SOFC-PEMFC联合发电系统的发电效率和系统能源综合利用效率分别为54％和723％,高于同一功率等级下的独立SOFC发电系统和重整器-PEMFC发电系统;另外,合理的空气与燃料流量比可以改善系统性能;SOFC燃料利用率为75％时,系统发电效率达到最大;燃料流量对系统发电效率基本没有影响。     

固体氧化物燃料电池发电系统建模与控制

根据固体氧化物燃料电池（SOFC）的电化学特性和微网的运行要求,建立了含SOFC、BOOST变换器、蓄电池（BESS）、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器和滤波器6部分的SOFC发电系统整体模型,提出了适应各种运行状态的控制策略。DC/AC逆变器采用V/f下垂控制,包含内环电流和外环电压;逆变器控制模块中包含重连同步环节,作用于微网从孤岛到并网模式的平滑转换。为了提高SOFC的动态响应速度,在直流母线侧并联储能蓄电池,采用双向DC/DC变换器的滞环充放电控制来提高功率调节速度。构建了包含SOFC发电系统的微网模型,并网、孤岛以及两种模式间切换时的仿真结果表明所提出的SOFC发电系统模型能正确反映SOFC的电化学特性,控制策略效果良好,能在微网各种运行条件下保证微网的稳定运行。     

研发固体氧化物燃料电池至关重要

固体氧化物燃料电池 (SOFC)是实现氢能发电经济有效的重要途径之一。它热效率高 ,燃料的适应性大 ,能更好地满足分散 ,移动以及区域供电、供热的需要。     

管型固体氧化物燃料电池技术进展

叙述了以阴极、阳极、电解质、多孔陶瓷为支撑体的各类管型固体氧化物燃料电池(SOFC)的研发现状;介绍了西门子-西屋动力公司发展管型SOFC热电联供和联合循环发电技术的进展.发展以管型SOFC为主体的联合循环发电-热电联供的洁净能源供应系统,可提高以煤、天然气等燃料的发电效率,形成用户端的直接电、热、冷联供网络.