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燃料电池-燃气轮机混合发电系统性能研究

中国电机工程学报 2006年第4期26卷 31-35页

作者：陈启梅翁一武翁史烈朱新坚上海交通大学涡轮机实验室上海市徐汇区200030

文章对由燃料电池和燃气轮机组成的混合发电系统的性能进行了分析。该混合系统采用的是底层循环方式,并于常压下工作。分析表明,在设计点工况,混合系统的发电效率为58.7%;在非设计点工况,其发电效率也能达到56%以上。在设计点工况下,混... 详细信息

文章对由燃料电池和燃气轮机组成的混合发电系统的性能进行了分析。该混合系统采用的是底层循环方式,并于常压下工作。分析表明,在设计点工况,混合系统的发电效率为58.7%;在非设计点工况,其发电效率也能达到56%以上。在设计点工况下,混合系统的功率约有80%来自燃料电池电堆,20%由燃气轮机提供。在非设计点工况时,燃料电池发电功率占混合系统总输出功率的比例随着混合系统输出功率的减少而增大;混合系统可以在其输出功率不低于设计点功率80%的工况下运行。

关键词：热能动力工程燃料电池燃气轮机混合发电系统性能分析

基于分布参数燃料电池模型的SOFC-GT混合发电系统模拟

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清华大学学报（自然科学版） 2011年第2期51卷 282-288页

作者：史翊翔包成蔡宁生毛宗强清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084 清华大学核能与新能源研究院北京100084 北京科技大学热能工程研究所北京100083

针对混合发电系统模拟需求,建立管式SOFC准二维分布参数模型,沿流道方向考虑传热、传质数学模型,沿电池厚度方向考虑电化学反应以及多孔电极中的多组分气体扩散。结合系统其他部件(燃气轮机、重整器、换热器等)模型,对某公司220 kW SOFC... 详细信息

针对混合发电系统模拟需求,建立管式SOFC准二维分布参数模型,沿流道方向考虑传热、传质数学模型,沿电池厚度方向考虑电化学反应以及多孔电极中的多组分气体扩散。结合系统其他部件(燃气轮机、重整器、换热器等)模型,对某公司220 kW SOFC-GT混合发电系统进行模拟分析,模拟了参比工况电池参数分布,研究了可控参数(工作电压、入口燃料流率、燃料循环比率、旁路空气比率)对系统性能、状态点参数及电池参数分布的影响规律。结果表明:系统参比工况稳态运行效率在52%以上,过电位、电流密度和温度沿流道方向变化显著,明显呈现非线性趋势,燃料、固体、空气的温度也有较大差异,在系统运行特性分析中有必要采用分布参数模型以合理描述电池中发生的物理化学变化。

关键词：固体氧化物燃料电池燃气轮机混合发电系统

固体氧化物燃料电池—燃气轮机混合发电系统建模与控制的研究现状与进展

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机械工程学报 2008年第2期44卷 1-7页

作者：包成蔡宁生清华大学热能工程系北京100084

固体氧化物燃料电池—燃气轮机(Solid oxide fuel cell-gas turbine,SOFC-GT)的混合发电系统是未来高效、清洁的发电技术之一,混合系统的建模、优化与控制方面的研究对于系统集成和商业化运行具有重要意义。通过论述国内外在SOFC单电池... 详细信息

固体氧化物燃料电池—燃气轮机(Solid oxide fuel cell-gas turbine,SOFC-GT)的混合发电系统是未来高效、清洁的发电技术之一,混合系统的建模、优化与控制方面的研究对于系统集成和商业化运行具有重要意义。通过论述国内外在SOFC单电池机理、半经验模型、电池组模型、混合系统模型,以及系统动态模型与分布式发电系统控制等各个层次的研究成果,提出多尺度的自主研发技术路线。发展适合于高燃料利用率和不同燃料组分的单电池机理模型,并简化出更为合理的半经验模型或近似精确解,用于系统级分析;开发具有自主知识产权的部件模型库,进行系统集成设计和匹配优化;遵循V型开发模式,在系统动态特性分析基础上,开发先进的控制算法形成快速控制原型;建立实时控制的硬件在环演示系统,进行SOFC-GT系统的预集成。

关键词：固体氧化物燃料电池混合发电系统多尺度模型库集成与优化多变量控制 V型模式

基于改进粒子群算法的H_∞次优控制在PEMFC混合发电系统中的应用

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电力系统保护与控制 2010年第21期38卷 126-131页

作者：李奇陈维荣刘述奎程站立刘小强西南交通大学电气工程学院四川成都610031 成都电业局四川成都610021

为了改善粒子群算法(PSO)的全局搜索能力,通过提高平衡点多样性提出一种改进粒子群算法(MPSO)。结合H∞次优控制方法,将加权函数的选取转化成优化问题,并将该方法应用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)混合发电系统的过氧比(OER)控制。动态... 详细信息

为了改善粒子群算法(PSO)的全局搜索能力,通过提高平衡点多样性提出一种改进粒子群算法(MPSO)。结合H∞次优控制方法,将加权函数的选取转化成优化问题,并将该方法应用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)混合发电系统的过氧比(OER)控制。动态仿真结果证明,在大负载电流变化、参数摄动、环境干扰和量测噪声影响下该方法能够维持系统OER在最优值附近,保证了系统的稳定运行。同时与其他控制方法比较,证明该方法具有较好的抗扰性和鲁棒稳定性。

关键词：质子交换膜燃料电池混合发电系统改进粒子群算法 H∞次优控制过氧比

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SOFC/MGT顶层循环混合发电系统改进

热能动力工程 2010年第3期25卷 344-349,362页

作者：段立强和彬彬杨勇平华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室北京102206

提出了典型顶层循环固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合发电系统的改进措施:采用陶瓷质子膜对电池堆阳极反应产物进行分离,分离出来的氢气经过冷却、加压、预热后引入第二级电池堆的阳极继续进行电化学反应,并使第二级电池... 详细信息

提出了典型顶层循环固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合发电系统的改进措施:采用陶瓷质子膜对电池堆阳极反应产物进行分离,分离出来的氢气经过冷却、加压、预热后引入第二级电池堆的阳极继续进行电化学反应,并使第二级电池堆的反应产物与分离氢气后的剩余气体进入后燃烧室进行燃烧反应。结合具体的算例对这种SOFC两级串联/MGT混合发电新系统进行了模拟分析,结果表明:由于提高了发生电化学反应的氢气量,减少了发生燃烧反应的氢气量,使整个系统的火用损失显著降低,从而可使改进后的系统在相同的电池堆燃料利用率与相同的透平进口温度下比基准系统的发电效率提高2.92个百分点。该改进措施是提高SOFC/MGT混合发电系统的有效方法。

关键词：固体氧化物燃料电池微型燃气轮机混合发电系统顶层循环陶瓷介子膜

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混合发电系统的功率控制和能量管理策略

华东电力 2012年第10期40卷 1749-1753页

作者：薛贵挺张焰祝达康上海交通大学电气工程系上海200240 上海市电力公司上海200122

以风电机组、燃料电池和超级电容组成的混合发电系统为研究对象,在考虑分布式电源特性的基础上分析了系统的运行模式,设计了相应的微电源控制器和能量管理策略。根据负荷和风电功率变化,风电机组和燃料电池既可以单独运行,也可以联合运... 详细信息

以风电机组、燃料电池和超级电容组成的混合发电系统为研究对象,在考虑分布式电源特性的基础上分析了系统的运行模式,设计了相应的微电源控制器和能量管理策略。根据负荷和风电功率变化,风电机组和燃料电池既可以单独运行,也可以联合运行。仿真结果表明,该混合发电系统不仅能够有效利用风能,而且可以跟踪负荷变化。

关键词：混合发电系统风力发电燃料电池功率控制能量管理

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低阶煤热解多联产与混合发电系统

过程工程学报 2018年第5期18卷 893-899页

作者：宋文立李松庚都林林伟刚崔丽杰姚建中中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

中国煤资源中80%以上属于中高挥发分的低阶煤.将煤炭进行热解分级,液体产物可转化为化学品和燃料油,气体产物可作为燃气或转化为天然气使用,固体半焦是洁净的固体燃料.中国科学院过程工程研究所自1999年开始对煤热解分级高效利用技术的... 详细信息

中国煤资源中80%以上属于中高挥发分的低阶煤.将煤炭进行热解分级,液体产物可转化为化学品和燃料油,气体产物可作为燃气或转化为天然气使用,固体半焦是洁净的固体燃料.中国科学院过程工程研究所自1999年开始对煤热解分级高效利用技术的基础理论、工艺和设备放大等方面进行了系统研究,并在廊坊中试基地建立了煤处理量为10t/d的煤热解燃烧中试平台.采用该实验装置对多种低阶煤进行热解,结果表明,在燃用半焦的同时焦油产率为煤干重的6%-10%,热解煤气产率为煤干重的8%-12%.介绍了过程所煤热解分级混合发电系统,并对该系统在燃煤发电厂的应用进行了技术经济分析.

关键词：低阶煤煤热解煤拔头混合发电系统

太阳能与燃煤机组混合发电系统集成方式的研究

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动力工程学报 2010年第8期30卷 639-643页

作者：吴静王修彦杨勇平杨志平华北电力大学能源的安全与清洁利用北京市重点实验室北京102206

阐述了太阳能与燃煤机组混合发电系统的3种集成方式:太阳能集热场与锅炉并联,太阳能集热场与加热器并联及太阳能集热场与锅炉、加热器二者并联.采用传统的绝对电效率、标准煤耗以及太阳能热发电效率作为经济性指标,并利用热平衡方法对... 详细信息

阐述了太阳能与燃煤机组混合发电系统的3种集成方式:太阳能集热场与锅炉并联,太阳能集热场与加热器并联及太阳能集热场与锅炉、加热器二者并联.采用传统的绝对电效率、标准煤耗以及太阳能热发电效率作为经济性指标,并利用热平衡方法对混合系统的热经济性指标进行了计算.以200 MW机组热力系统为例,对3种集成方式下机组的热经济性指标进行了比较,对不同辐射强度下机组热经济性指标的变化规律进行了分析,并确定混合发电的最优集成方式.结果表明:太阳能与燃煤机组混合发电时,太阳能热发电效率高于单纯的太阳能热发电,且燃煤机组煤耗率降低;在3种集成方式中,太阳能集热场与锅炉并联时,太阳能热效率最高、节煤量最多.

关键词：太阳能燃煤机组混合发电系统集成方式太阳能热发电效率标准煤耗辐射强度

CO_2准零排放SOFC/MGT混合发电系统研究

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热能动力工程 2010年第4期25卷 445-449页

作者：段立强和彬彬杨勇平华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室北京102206

基于顶层循环的SOFC/MGT混合发电系统,提出了CO2准零排放SOFC/MGT混合发电新系统:经电池堆阳极产物分离出氢气后采用纯氧燃烧,用冷凝的办法除去水蒸气,从而捕获CO2气体。阴极产物与分离得到的氢气则在另外的后燃室燃烧。结合案例分析了... 详细信息

基于顶层循环的SOFC/MGT混合发电系统,提出了CO2准零排放SOFC/MGT混合发电新系统:经电池堆阳极产物分离出氢气后采用纯氧燃烧,用冷凝的办法除去水蒸气,从而捕获CO2气体。阴极产物与分离得到的氢气则在另外的后燃室燃烧。结合案例分析了该混合发电新系统的性能,研究了CO2液化温度对系统的影响。与其它CO2准零排放发电系统相比,本研究提出的CO2准零排放SOFC/MGT混合发电新系统具有更高发电效率。研究结果将为CO2准零排放发电系统的研究提供有益参考。

关键词：固体氧化物燃料电池微型燃气轮机混合发电系统 CO2准零排放