利用太阳能的SOFC-STIG系统性能研究

发布时间：2023-10-20 19:51

　　随着能源需求的增大和环境污染的加剧,高效的用能系统和可再生能源的研究越来越受到人们的关注。基于能量的梯级利用思想,本文提出了利用太阳能的固体氧化物燃料电池-注蒸汽燃气轮机(SOFC-STIG)联合发电系统。用STIG系统来充分回收SOFC系统的高温排气,同时高效地利用了太阳能。采用Aspen Plus软件对系统进行模拟计算。首先对SOFC数学模型进行可靠性验证;接着给出了基于热力性能分析和?分析的性能评价指标;然后对STIG系统进行热力性能分析,并与普通燃气轮机对比,表明STIG的优越性。进而建立了三种利用太阳能的STIG系统,通过分析可知太阳能集热系统与STIG系统耦合可以提高太阳能热发电效率,并结合全文对最重要的利用方式进行重点分析。最后对利用太阳能的SOFC-STIG系统进行性能分析,系统的发电效率可达65%以上,太阳能热发电效率可达28%以上,表明了系统的高效性。通过变工况分析得到了电流密度、压比和注蒸汽比对系统性能的影响规律。本文的研究结果将为SOFC联合发电系统的设计和优化提供理论指导,为太阳能与化石能源互补利用提供新思路。

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 SOFC研究现状
        1.2.1 SOFC研究现状
        1.2.2 SOFC联合循环系统的研究现状
    1.3 太阳能集热系统简介及研究现状
        1.3.1 太阳能集热系统简介
        1.3.2 太阳能与化石能源互补集成研究现状
    1.4 注蒸汽燃气轮机系统研究现状
    1.5 本文的主要内容
第2章 利用太阳能的SOFC-STIG系统数学模型
    2.1 SOFC系统
        2.1.1 SOFC系统流程
        2.1.2 SOFC中的化学反应
        2.1.3 SOFC相关计算
        2.1.4 SOFC模型验证
    2.2 系统热力性能评价指标
    2.3 ?分析模型
        2.3.1 耗功设备与做功设备的?分析模型
        2.3.2 换热设备的?分析模型
        2.3.3 燃烧设备与混合器的?分析模型
        2.3.4 SOFC系统?分析模型
        2.3.5 系统的?分析模型
第3章 注蒸汽燃气轮机系统性能分析
    3.1 注蒸汽燃气轮机系统流程
    3.2 模拟参数选择
    3.3 系统的变工况性能分析
        3.3.1 最佳注蒸汽比
        3.3.2 最佳压比
        3.3.3 热力性能变工况分析
    3.4 本章小结
第4章 利用太阳能的STIG系统性能分析
    4.1 STIG-Solar系统流程
    4.2 STIG-Solar系统性能分析
        4.2.1 特定工况下的性能分析
        4.2.2 不同条件下的性能分析
    4.3 本章小结
第5章 利用太阳能的SOFC-STIG系统性能分析
    5.1 利用太阳能的SOFC-STIG系统流程
    5.2 特定工况的性能分析
        5.2.1 特定工况的热力性能分析
        5.2.2 特定工况的?分析
    5.3 系统变工况分析
        5.3.1 注蒸汽比对系统性能的影响
        5.3.2 电流密度对系统性能的影响
        5.3.3 压比对系统性能的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A 符号说明
附录B 攻读硕士期间发表成果说明
致谢



本文编号：3855426