燃料电池-燃气轮机联合发电系统中燃料电池匹配性评估及研究

燃气轮机/燃料电池(SOFC-GT)联合发电系统具有高效、环境友好、发电成本较低等优点,可作为舰船综合电力系统的动力源。联合发电系统主要由燃气轮机和燃料电池两大部分组成,两者能够良好的匹配才能发挥出联合发电系统的优势。本文主要研究在给定的设计参数的条件下,运用模糊综合评判的方法,构建单因素评价矩阵,进行二级综合评判,判断SOFC-GT联合发电系统中SOFC的匹配性问题,评判结果为良好。     

SOFC-MGT三种联合循环性能对比分析

固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机（SOFC-MGT）联合发电系统可以有效提高船舶的续航力以及能源的利用率,为了分析该系统在不同循环方式下的性能优劣,运用Matlab/Simulink软件分析了不同燃料流量对新型SOFC-MGT底层循环系统功率、效率等性能的影响,并将新型SOFC-MGT底层循环系统输出功率等性能与传统的SOFC-MGT底层循环系统以及顶层循环系统进行了对比分析。研究结果表明,3种循环方式下,系统的输出最大功率分别为1.33kW,1.29kW和1.48kW,输出效率分别为50.6%,56.3%和65.6%。在输出功率方面,SOFC-MGT顶层循环系统的输出性能要优于2种底层循环,新型SOFC-MGT底层循环系统的输出性能要优于传统的底层循环,在涡轮尾气能量回收方面,新型SOFC-MGT底层循环系统要优于顶层循环和传统的底层循环系统。     

2种SOFC-MGT底层循环系统性能对比分析

设计一种新型固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机底层联合循环发电系统结构(SOFC-MGT底层联合循环2),基于Matlab/Simulink软件建立了SOFC-MGT底层联合循环2的仿真模型,并与传统的SOFC-MGT底层联合循环1的系统性能进行对比分析.结果 表明,SOFC-MGT底层联合循环2的电堆输出功率要低于底层...     

中高温固体氧化物燃料电池发电系统发展现状及展望

本文概述了中高温固体氧化物燃料电池技术的基本情况,着重介绍了国外固体氧化物燃料电池技术的发展现状,展望了固体氧化物燃料电池的发展趋势,及其在城市/家庭热电联供、移动/固定式电站、与燃气轮机联合发电及船舶等领域的应用前景,并对我国固体氧化物燃料电池的发展思路进行了分析。     

常规潜艇燃料电池AIP的方案设计

介绍了燃料电池AIP的发展概况、特点,分析了我国常规潜艇采用燃料电池AIP的可能性及必要性。在此基础上,对燃料电池常规潜艇AIP进行方案设计,利用海军部系数法计算并选取模块功率,确定了燃料电池耗氧率以及根据续航力计算需要的储氧量,分析了3种不同规格的燃料电池功率模块对水下性能如续航力、续航时间和巡航航速的影响。方案设计结果表明,燃料电池AIP系统在我国常规潜艇中具有可行性,且在水下续航力、巡航时间等性能上比一般常规潜艇优越。     

船用高温固体氧化物燃料电池方案的可行性探讨

相比于其他氢能燃料电池方案,高温固体氧化物燃料电池（SOFC）与天然气燃料方案具有燃料成本低、联合循环的系统效率高、天然气燃料储-输-用经济和安全性高等优点,适合于中大型船舶与远海航行的应用场景。本文从船用紧凑式制氢重整器、船用能源系统集成等关键技术方面讨论讨论该方案在船上应用的可行性,为船用SOFC技术路线的发展提供可行性参考。     

模糊综合评判在SOFC-GT联合发电系统安全性评估中的应用

在舰船电力综合系统中,燃料电池-燃气轮机(SOFC-GT)联合发电系统作为一种新型的能源转化装置,直接把化学能转换为电能,打破了传统热机朗肯循环热效率的限制,具有其他热机不可比拟的高效性。同时SOFC-GT联合发电系统自身又具有复杂性、强耦合性等特点,使得无法对其安全性做出定量评价。本文采用模糊综合评判手段,构建模糊评判矩阵,对系统进行模糊层次分析(FAHP)[1]。     

基于MATLAB平台的燃料电池系统建模及外特性仿真

本文建立了燃料电池系统的数学模型,采用MATLAB/SIMULINK平台建立了燃料电池系统及动力系统的仿真模型;通过仿真计算,研究了燃料电池系统与动力系统之间的关系。结果表明,仿真模型具有良好的匹配性及适用性,该研究方法可以应用于燃料电池及动力系统的特性仿真、优化设计和控制系统的研究。     

燃料电池船舶应用形式及其关键技术

为促进燃料电池等清洁能源技术在船上的应用,对船用燃料电池的应用形式和相关技术进行分析.系统总结近些年燃料电池在船上的应用情况,深入阐述燃料电池在船上的应用形式、适用性、燃料来源和动力系统等,重点分析低温燃料电池和高温燃料电池的特点及其在船上应用的功率范围.在此基础上,介绍国内外燃料电池船舶示范应用及相关技术的发展现状和趋势,指出燃料电池船舶发展和应用过程中存在的关键技术问题.     

德燃料电池研究获新进展

德国尤利希研究中心的科学家在燃料电池研究方面又取得了新的进展。他们研制的小体积燃料电池组由40个单个20×20cm的电池组成,在平均温度为850℃的情况下，以氢为燃烧气体时发电功率达到了9.2kW；采用甲烷作燃烧气体时，功率为5.4kW，创造了新的世界纪录。燃料电池是将化学能直接转换成电能的装置。一般来说，采用固体电解质（固氧燃料电池）的高温燃料电池主要建在发电厂或建筑物内作为固定电源和供热源。固氧燃料电池的优点是发电效率高、环保。尤利希的科学家在研究中采用了平面电池和薄层电解质。目前，固氧燃料电池还没有批量生产，…     

铝空（氧）电池与铝水电池水下应用可行性分析

以铝空(氧)电池与铝水电池为研究对象,详细描述了其工作原理和应用现状,并通过电化学计算,进行与氢氧燃料电池联合发电的水下应用可行性分析。分析结果表明,与氢燃料电池相比,铝空(氧)电池与铝水电池由于工作原理和特点,更加适合小功率、低储能的水下装备。此外,与氢燃料电池联用不仅使系统更加复杂,而且产生的效益也不明显。     

燃料电池-锂电池混合动力船舶的能量管理优化

燃料电池-锂电池混合动力船舶的动力源是由燃料电池作为主电源,锂电池为辅助电源。对混合动力系统采用能量管理策略(EMS)进行研究,分配每个电源的输出功率。为了提高氢燃料经济性和系统寿命,提出一种基于功率解耦的外部能效最大化策略进行建模仿真分析,并与双闭环PI控制策略和外部能效最大化策略(EEMS)进行对比,以验证其有效性。结果表明,本文提出的策略能够满足船舶典型工况下的功率需求,并有效降低氢燃料消耗,提高锂电池的利用率,从而利用混合动力系统的特点提高了氢燃料经济性,也使整个系统能够总体高效运行。     

燃料电池技术及其在潜艇动力方面的应用前景

各类燃料电池的技术特点和开发水平各有不同，包括早期航天用的氢氧碱性燃料电池和后来用于发电站的磷酸燃料电池，而将质子交换膜燃料电池用于电动汽车，近期有了突飞猛进的发展，潜艇AIP系统也将目光瞄准了燃料电池，德国U212／214和俄罗斯“阿穆尔”级潜艇都已开发使用了燃料电池AIP系统。     

常规潜艇几种主要AIP装置的分析与选择

分别介绍了闭式循环柴油机、热气机和燃料电池三类ＡＩＰ的研制现状。对燃料电池与热气机ＡＩＰ装置的优缺点进行了比较，由于燃料电池在各主要方面均优于热气机，因此国外研究方向已迅速转向前者。最后提出了国外ＡＩＰ系统的研制对我国的几点启示。     

潜艇AIP系统和燃料电池

德国在常规潜艇中成功地加装了燃料电池AIP系统,这是燃料电池最为成功的应用实例.这种成功首先来源于燃料电池具有本质上的优越性.同时也发挥了燃料电池的主要长处(能量转换效率高、比能量高、副产物是水),避免了燃料电池的短处(价格高,使用寿命目前还不够长),为燃料电池的开发提供了范例.     

固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机联合发电建模仿真研究

设计一种固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机的联合发电系统,并对其进行建模仿真及性能研究。基于Matlab/Simulink仿真软件,采用模块化建模方法,再以拓扑结构连接各个子系统模型,搭建SOFC-MGT联合发电系统模型。仿真结果表明:模型满足仿真要求,系统具有较高的发电效率。在变工况,尤其是高背压条件下,该系统不能稳定工作,必须附加水处理系统才能保证该系统良好运行。     

固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机联合发电建模仿真研究

设计一种固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机的联合发电系统,并对其进行建模仿真及性能研究.基于Matlab/Simulink仿真软件,采用模块化建模方法,再以拓扑结构连接各个子系统模型,搭建SOFC-MGT联合发电系统模型.仿真结果表明:模型满足仿真要求,系统具有较高的发电效率.在变工况,尤其是高背压条件下,该系统不能稳定工作,必须附加水处理系统才能保证该系统良好运行.     

燃料电池技术及其在船舶上的应用

以氢为燃料的燃料电池技术正快步迈向实用化，燃料电池装置在船舶上的应用研究取得了巨大的成就，采用燃料电池混合动力的潜艇已投入运行。本文对燃料电池技术的现状及在船舶上的应用前景进行了分析与介绍。     

燃料电池气体温湿度与电堆性能分析

系统性能指标是实现燃料电池工程化应用的瓶颈之一,系统搭建和调试过程中,空气与燃料温湿度是影响质子交换膜燃料电池性能的重要因素,对系统控制策略和辅机搭配方案的制定产生很大影响。本文通过实验与统计相结合的研究方式,研究15 kW燃料电池电堆在增湿温度分别为60℃、70℃和80℃条件下分别进行氢空单侧增湿、双侧增湿和不增湿时的输出功率、发电效率和单电池电压一致性。其中输出功率采用测试台直接测量、发电效率通过经验公式计算、电压一致性则通过巡检记录和统计方法相结合的方式评价。结果表明70℃时各增湿方案下优于其他温度同等湿度条件下的电堆性能,有增湿条件明显优于无增湿方案电堆性能,而双侧增湿和氢空单侧增湿对电堆性能影响不大。     

典型船舶燃料电池推进系统研究

为拓展燃料电池在船舶领域内的应用,针对船用燃料电池电力推进系统进行相关研究。首先,根据船舶的工作环境及船舶的运行工况,选择了厦门地区运营的新型太阳能混合动力游览船作为典型船舶。其次,根据相关母型船的海试以及燃料电池的工作特性,确定了改造后电力推进系统的能量管理策略。最后,基于MATLAB/Simulink建立燃料电池船舶仿真试验平台,验证该系统的可行性。仿真结果显示,燃料电池的输出功率能够分别维持在2 k W和3.6 k W的2个功率点,满足能量管理策略要求,在理论上验证了燃料电池可作为小型船舶的动力源。