固体氧化物燃料电池在北方居住建筑的技术适用性研究
发布时间：2022-02-09 05:19
现阶段我国能源策略逐渐转型,强调控制能源消费总量。节能减排及新能源技术得到重视,发展以氢能利用为核心的固体氧化物燃料电池技术,将其应用在居民住宅建筑领域,符合我国现阶段能源改革要求。将燃料电池技术应用在建筑领域,可以充分发挥其优势。燃料电池设备发电效率高,一次能源利用率高,设备运行策略使其区别于强调供给侧能源输出的传统发电方式,新技术可以兼顾对需求侧负荷的及时反馈,达到节能减排效果。基于燃料电池技术的分布式能源系统在国外已经实现市场化发展,结合日本设备选型经验,选择发电效率高、更适合在低热电比家庭推广的固体氧化物燃料电池为研究对象。为了了解该技术在我国居民家庭应用技术适配性,结合其工作原理,首先对需求侧能源负荷展开调研,开展关于我国北方城镇居民生活习惯的调研,初步了解我国居民用能习惯与热电比,提出可能适合住宅用燃料电池设备运行的家庭类型以及可能出现的运行问题。接下来,结合问卷调研结果对比了中日两国居民在生活习惯及用电用热水的差异,对居民用电大小进行等级划分,尝试得到居民热电比,对比结果为我国多数居民能耗,尤其是生活热水使用明显少于日本家庭。根据调研结果进一步确定设备推广路径,应优先推广...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池原理
第一章绪论3图1-1日本研究推广家用燃料电池路径对于家用燃料电池在国内的市场发展而言，未来无论选择自主研发还是引进设备，日本对市场用户的筛选与分析是需要我们去学习的，这对以后设备容量确定具有实际意义。1.2燃料电池及热电联供技术介绍燃料电池的原理及发展燃料电池作为一种新型的能源应用技术，可以将燃料和氧化剂中的化学能直接转换成电能，如图1-1所示。最常见的燃料为氢气，该技术与氢能利用密切相关，配合燃料改质装置，还可以使用能分解出氢离子的碳氢化合物为燃料，比如天然气、醇和甲烷等。燃料电池主要由三个相邻区块组成：阳极、电解质与阴极，根据电解质的不同对燃料电池进行分类，包括磷酸燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC或PEFC）以及固体氧化物燃料电池（SOFC），不同种类燃料电池阴极阳极产生不同化学反应，以SOFC为例，燃料向负极供给氢元素，氢在负极分解成氢离子和两个电子。作为第四代发电技术，由于不需要经过燃烧等中间环节，燃料电池具有诸多优点，主要包括反应无多余污染物、发电高效率、适用范围广、可以连续输出且模块性强。图1-2燃料电池原理
第一章绪论6图1-3家用SOFC外观图1-4家用SOFC原理图根据图1-3所示，天然气在燃料改质设备中进行改质，生成的氢离子用于参与氧化反应，为住户提供电能热能。当生成电量小于此时居民电负荷时，再提供集中电网电力支持，通过传统买电来实现。另外，μCHP单元集成的主要组件还包括蓄热槽、辅助加热装置等，其中每一个组件在改善μCHP系统的性能和克服某一问题方面都具有特定的作用。发电装置产生的热量通过排热回收水被回收，通过热交换器将自来水温度加热至设定温度。被加热的水被储蓄在蓄水槽里，在产生热水需求时供给。当热量不足以满足用户需求时，辅助热源进行加热，使水温达到用户要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西部城市家庭生活用水的人口边际效应研究——基于中国家庭追踪调查的调研数据[J]. 胡振,柳燕,李迎峰. 生态经济. 2018(11)
[2]《燃料电池产业发展研究报告》发布[J]. 仙存妮. 电器工业. 2018(10)
[3]中高温固体氧化物燃料电池发电系统发展现状及展望[J]. 王雅,王傲. 船电技术. 2018(07)
[4]燃料电池分布式供能技术发展现状与展望[J]. 曾洪瑜,史翊翔,蔡宁生. 发电技术. 2018(02)
[5]2017年中国石油进出口状况分析[J]. 田春荣. 国际石油经济. 2018(03)
[6]氢能促进我国能源系统清洁低碳转型的应用及进展[J]. 伊文婧,梁琦,裴庆冰. 环境保护. 2018(02)
[7]固体氧化物燃料电池（SOFC）技术进展和产业前景[J]. 韩敏芳. 民主与科学. 2017(05)
[8]基于燃料电池的建筑冷热电联供系统研究现状和趋势[J]. 陈曦,肖翀,荣军,李文彬. 湖南理工学院学报(自然科学版). 2017(02)
[9]燃料电池热电联产技术应用于公共建筑的可行性[J]. 景锐,赵英汝. 暖通空调. 2017(04)
[10]上海地区居住建筑能耗调研分析[J]. 杨霞. 住宅科技. 2016(09)
博士论文
[1]我国天然气产业结构分析与优化升级研究[D]. 孙慧.中国地质大学(北京) 2018
[2]基于燃料电池的微型冷热电联供系统集成分析和多目标优化研究[D]. 陈曦.湖南大学 2017
[3]分布式能源系统中能源与环境耦合特性及优化集成模型研究[D]. 林世平.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]基于家庭规模视角的西部城市家庭用电模拟与控制研究[D]. 王玥.西安建筑科技大学 2018
[2]北方家用采暖方式及家用热水供应方式的经济性分析[D]. 李旺.吉林建筑大学 2015
[3]建筑中人行为动作模型研究与分析[D]. 任晓欣.清华大学 2015
[4]深圳市典型家庭负荷特性研究[D]. 李晓瑞.重庆大学 2014
[5]中国城镇住宅建筑能耗及与发达国家的对比研究[D]. 胡姗.清华大学 2013
[6]居民阶梯电量和阶梯负荷的区段划分研究[D]. 龙丹.昆明理工大学 2013
本文编号：3616438
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池原理
第一章绪论3图1-1日本研究推广家用燃料电池路径对于家用燃料电池在国内的市场发展而言，未来无论选择自主研发还是引进设备，日本对市场用户的筛选与分析是需要我们去学习的，这对以后设备容量确定具有实际意义。1.2燃料电池及热电联供技术介绍燃料电池的原理及发展燃料电池作为一种新型的能源应用技术，可以将燃料和氧化剂中的化学能直接转换成电能，如图1-1所示。最常见的燃料为氢气，该技术与氢能利用密切相关，配合燃料改质装置，还可以使用能分解出氢离子的碳氢化合物为燃料，比如天然气、醇和甲烷等。燃料电池主要由三个相邻区块组成：阳极、电解质与阴极，根据电解质的不同对燃料电池进行分类，包括磷酸燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC或PEFC）以及固体氧化物燃料电池（SOFC），不同种类燃料电池阴极阳极产生不同化学反应，以SOFC为例，燃料向负极供给氢元素，氢在负极分解成氢离子和两个电子。作为第四代发电技术，由于不需要经过燃烧等中间环节，燃料电池具有诸多优点，主要包括反应无多余污染物、发电高效率、适用范围广、可以连续输出且模块性强。图1-2燃料电池原理
第一章绪论6图1-3家用SOFC外观图1-4家用SOFC原理图根据图1-3所示，天然气在燃料改质设备中进行改质，生成的氢离子用于参与氧化反应，为住户提供电能热能。当生成电量小于此时居民电负荷时，再提供集中电网电力支持，通过传统买电来实现。另外，μCHP单元集成的主要组件还包括蓄热槽、辅助加热装置等，其中每一个组件在改善μCHP系统的性能和克服某一问题方面都具有特定的作用。发电装置产生的热量通过排热回收水被回收，通过热交换器将自来水温度加热至设定温度。被加热的水被储蓄在蓄水槽里，在产生热水需求时供给。当热量不足以满足用户需求时，辅助热源进行加热，使水温达到用户要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西部城市家庭生活用水的人口边际效应研究——基于中国家庭追踪调查的调研数据[J]. 胡振,柳燕,李迎峰. 生态经济. 2018(11)
[2]《燃料电池产业发展研究报告》发布[J]. 仙存妮. 电器工业. 2018(10)
[3]中高温固体氧化物燃料电池发电系统发展现状及展望[J]. 王雅,王傲. 船电技术. 2018(07)
[4]燃料电池分布式供能技术发展现状与展望[J]. 曾洪瑜,史翊翔,蔡宁生. 发电技术. 2018(02)
[5]2017年中国石油进出口状况分析[J]. 田春荣. 国际石油经济. 2018(03)
[6]氢能促进我国能源系统清洁低碳转型的应用及进展[J]. 伊文婧,梁琦,裴庆冰. 环境保护. 2018(02)
[7]固体氧化物燃料电池（SOFC）技术进展和产业前景[J]. 韩敏芳. 民主与科学. 2017(05)
[8]基于燃料电池的建筑冷热电联供系统研究现状和趋势[J]. 陈曦,肖翀,荣军,李文彬. 湖南理工学院学报(自然科学版). 2017(02)
[9]燃料电池热电联产技术应用于公共建筑的可行性[J]. 景锐,赵英汝. 暖通空调. 2017(04)
[10]上海地区居住建筑能耗调研分析[J]. 杨霞. 住宅科技. 2016(09)
博士论文
[1]我国天然气产业结构分析与优化升级研究[D]. 孙慧.中国地质大学(北京) 2018
[2]基于燃料电池的微型冷热电联供系统集成分析和多目标优化研究[D]. 陈曦.湖南大学 2017
[3]分布式能源系统中能源与环境耦合特性及优化集成模型研究[D]. 林世平.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]基于家庭规模视角的西部城市家庭用电模拟与控制研究[D]. 王玥.西安建筑科技大学 2018
[2]北方家用采暖方式及家用热水供应方式的经济性分析[D]. 李旺.吉林建筑大学 2015
[3]建筑中人行为动作模型研究与分析[D]. 任晓欣.清华大学 2015
[4]深圳市典型家庭负荷特性研究[D]. 李晓瑞.重庆大学 2014
[5]中国城镇住宅建筑能耗及与发达国家的对比研究[D]. 胡姗.清华大学 2013
[6]居民阶梯电量和阶梯负荷的区段划分研究[D]. 龙丹.昆明理工大学 2013
本文编号：3616438
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