70 kW燃料电池热电联产系统水热管理研究

作     者：符昊宇 谢长君 朱文超 李浩 章雷其 赵波 宋洁 FU Haoyu;XIE Changjun;ZHU Wenchao;LI Hao;ZHANG Leiqi;ZHAO Bo;SONG Jie

作者机构：武汉理工大学自动化学院湖北省武汉市430070 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江省杭州市310014 国网智能电网研究院有限公司北京市昌平区102209 

出 版 物：《全球能源互联网》 (Journal of Global Energy Interconnection)

年 卷 期：2022年第5卷第5期

页      面：454-462页

学科分类：0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0808[工学-电气工程] 080703[工学-动力机械及工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFB1506802) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2021IVA120) 

主　　题：质子交换膜燃料电池 热电联产系统 热回收 水热管理 

摘      要：质子交换膜燃料电池堆的电效率约为50%,电化学反应剩余的能量要以热量的形式散失,造成巨大能量浪费,开发基于燃料电池的热电联产系统可以高效地产生电力和热水,并显著提高系统的能量效率。在MATLAB/Simulink平台上搭建了70 kW级燃料电池热电联产系统,包括燃料电池电模型、热管理模型和热电联产系统综合动态模型,并开发了一种智能控制算法进行水热管理,将电堆运行温度控制在70℃左右,在保证电堆正常运行的前提下,提升热能回收效率并降低系统寄生功率。结果表明该系统可以有效地回收燃料电池反应所产生的废热,在增大外部负载提高电堆电效率的同时,热电联产效率会逐渐增高然后降低,热电联产最高效率可以达到83.5%。