基于燃料电池微型热电联产系统的集成与经济性分析

发布时间：2017-11-04 09:20

  本文关键词：基于燃料电池微型热电联产系统的集成与经济性分析

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【摘要】：微型热电联产系统作为一种新型的能源供应方式逐渐成熟,它将发电与生产热水两者有机的结合在一起,能够很好的为家庭提供所需的电能与热能,提高了能源利用效率,同时在减少能源消耗、降低二氧化碳排放等方面具有重要意义。不同类型的微型热电联产机组电热输出功率、电热比和燃料需求特点都不相同,国外针对微型热电联产系统已经做了大量的研究,但针对国内的优化配置、规划设计研究存在一定的滞后性。本文以广州典型家庭为例,建立了典型家庭能耗日负荷曲线。分别考察典型家庭在使用四种不同技术的微型热电联产产品(Ene-Farm、Ene-Farm type S、Ecowill、Whisper Gen)时的经济收益与温室气体减排量等情况,论文引用了国内外常用的热电联产系统评价指标,包括节能因子、经济节约指数与二氧化碳减排比。针对不同的技术,确定了微型热电联产系统的运行时间。分析得出,微型热电联产系统在单独供热或电是不合理的,在满足电或热负荷时,微型热电联产系统即停止运行。与传统能源供应方式相比较,微型热电联产产品可以明显减少燃料费用以及温室气体的排放。以当前的电气价,微型热电联产产品最高能够减少成本15.3%,减少二氧化碳排放37.4%。电价与气价对微型热电联产的经济性有重要的影响,即电价越高或气价越低,微型热电联产的收益就越高,越有利于微型热电联产的普及应用。燃料电池微型热电联产系统包括制氢单元、CO脱除单元、燃料电池产电单元、产热单元以及其他附属结构,本文测试了样机在典型操作条件下各个反应器出口气成分,以及整个样机的效率,并对样机进行能量平衡分析,分析结果表明,在典型操作条件下,样机能够满足家庭的基本热负荷以及部分电负荷。然而样机的电效率为23.6%,热效率为24.7%,能量损失比较严重,对样机的各个单元进行分析,得出制氢单元的燃烧器与微型燃料电池的尾气能量损失占据的比例最大,分别达到各自单元总能量的25.4%与39.8%。对燃料电池尾气进行成分分析,尾气中含有大量未反应的甲烷气,如果充分利用这部分尾气,将极大提高系统的能量利用效率,得出了燃料电池尾气能量回收比例与样机节能因子的关系。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM911.4

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本文编号：1138795