固體氧化物燃料電池-微型燃?xì)廨啓C(jī)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?xì)廨啓C(jī)渦輪進(jìn)口溫度具有相容性,隨著微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的成熟,將它們組成混合裝置,可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的整體效率,降低排放。因此,混合裝置被認(rèn)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(yàn)研究周期較長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)成本較高,存在許多不確定因素。利用仿真手段進(jìn)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(duì)于混合裝置的研制具有十分重要的意義。本文進(jìn)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(dòng)態(tài)模型。在MATLAB/SIMULINK仿真平臺(tái)上建立了該燃料電池的仿真模塊,進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬和動(dòng)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(jìn)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(xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和仿真模塊庫,并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真試驗(yàn)。穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果與參考文獻(xiàn)提供的參數(shù)相近,模型動(dòng)態(tài)響應(yīng)符合燃?xì)廨啓C(jī)的一般特性,驗(yàn)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?xì)廨啓C(jī)混合裝置(SOFC-MGT)的仿真模型,進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真研究?；旌涎b置在設(shè)計(jì)工況下系統(tǒng)效率可達(dá)55%；系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)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(duì)S