以煤层气为燃料的固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与分析

• 作者: 赵永明 薛华庆 张福东 彭涌
• 来源期刊: 中国电机工程学报
• 关键词: 煤层气 固体氧化物燃料电池 发电系统 燃气内燃机
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 发电|Power Generation
• 页码范围: 1043-1052,中插23
• 页数: 11页
• 分类号: TM911
• 语种: 中文
• DOI: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.201098

摘要

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)发电具有效率高、噪声低、排放低的优点.为评估煤层气SOFC发电系统性能,并与现有燃气内燃机发电技术进行对比,在Aspen Plus模拟环境中构建了SOFC发电系统流程,研究30％和91％煤层气浓度下水碳比、电流密度、空气预热温度等参数对系统性能的影响,并与燃气内燃机发电进行技术经济性比较.结果表明,使用30％浓度煤层气时,SOFC发电效率为38.7％,略低于燃气内燃机发电效率,年CO2排放量与燃气内燃机接近;使用91％浓度煤层气时,SOFC发电效率为53.2％,高出燃气内燃机13.4％,年燃料成本降低24％,年CO2排放量相比燃气内燃机降低23％;受大量冷却空气的影响,SOFC的NOx排放是燃气内燃机的2倍.由结果可知,当煤层气浓度在30％以上时,SOFC相比燃气内燃机才具有效率优势;煤层气浓度越高,SOFC的效率优势越明显;当煤层气浓度低于30％时,建议仍使用燃气内燃机进行发电.