固體氧化物燃料電池-微型燃氣輪機混合裝置建模與仿真.pdf

1、固體氧化物燃料電池是未來最具發(fā)展前景的發(fā)電裝置之一。與傳統(tǒng)的發(fā)電方式最大的區(qū)別是,其能量轉(zhuǎn)化方式是直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。固體氧化物燃料電池的排氣溫度與微型燃氣輪機渦輪進口溫度具有相容性,隨著微型燃氣輪機技術(shù)的成熟,將它們組成混合裝置,可以進一步提高系統(tǒng)的整體效率,降低排放。因此,混合裝置被認為是未來分布式發(fā)電系統(tǒng)的最佳選擇。由于混合裝置試驗研究周期較長,實驗成本較高,存在許多不確定因素。利用仿真手段進行混合裝置的性能研究可以縮短

2、研制周期,節(jié)約成本,對于混合裝置的研制具有十分重要的意義。本文進行了以下幾方面的工作：首先,建立了固體氧化物燃料電池的一維數(shù)學(xué)模型?；谌莘e慣性和阻力特性建模技術(shù)及有限差分方法,給出了固體氧化物燃料電池的容阻動態(tài)模型。在MATLAB/SIMULINK仿真平臺上建立了該燃料電池的仿真模塊,進行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬和動態(tài)仿真,結(jié)果表明：該模型能反映平板型固體氧化物燃料電池的分布參數(shù)特性和基本性能；在改變進口燃料的流量后,電池出口的溫度和功率變化不

3、大。其次,建立了回?zé)嵝臀⑿腿細廨啓C系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和仿真模塊庫,并進行了系統(tǒng)仿真試驗。穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果與參考文獻提供的參數(shù)相近,模型動態(tài)響應(yīng)符合燃氣輪機的一般特性,驗證了模型的正確性和可用性。最后,建立了基于模塊化思想的固體氧化物燃料電池-微型燃氣輪機混合裝置(SOFC-MGT)的仿真模型,進行了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)仿真研究?；旌涎b置在設(shè)計工況下系統(tǒng)效率可達55%；系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)時間為1500s,這主要受熱慣性較大的熱交換器和燃料電池部件的影響。本文對S