以生物质为燃料的SOFC和发动机热电联供系统：参数分析和性能优化

作者：朱鹏飞; 郭磊磊; 尧兢; 杨福胜; 张早校; 吴震^*

来源：化工学报, 2021, 72(02): 1089-1099.

• 固体氧化物燃料电池
• 生物质气化
• 参数分析
• 多目标优化

针对清洁高效能源转换技术需求,提出了一种以生物质为燃料的新型混合发电系统,该系统由生物质气化装置、固体氧化物燃料电池、发动机和余热回收子系统组成。采用Aspen Plus对系统进行了热力学建模,基于建模结果进行了参数分析,以确定关键参数对系统性能的影响。同时,通过ε-constraint的方法进行了?效率最大和比发电成本最小的双目标优化。结果表明:随着蒸汽生物质比S/B的增加,系统发电效率从47.3%增加到50.3%;随着燃料利用率的增加,发电效率从45.5%增加到48.2%;入口生物质量和空气当量比的增加会使发电效率呈现下降趋势。在Pareto最优解的情况下,该混合系统可以同时达到系统?效率为53.5%,比发电成本SEEC为0.0576 USD/(kW·h),与标准电厂的能源成本(0.0546 USD/(kW·h))相当,而与以天然气为燃料的SOFC-发动机系统相比则降低了19.6%,说明该新型热电联供系统是一种清洁、高效、经济的能源转换技术。

• 单位
  动力工程多相流国家重点实验室; 西安交通大学