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
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 固体氧化物燃料电池 生物质气化 参数分析 多目标优化
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 1089-1099
• 页数: 10页
• 分类号: TM611
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201016

摘要

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[火用]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[火用]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。