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        基于熱經(jīng)濟(jì)模型的固體氧化物燃料電池燃?xì)廨啓C(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)最優(yōu)配置

        2017-12-05 16:34:04JamasbPirkandi,劉瑞琦
        汽車(chē)文摘 2017年5期
        關(guān)鍵詞:效率分析設(shè)計(jì)

        基于熱經(jīng)濟(jì)模型的固體氧化物燃料電池燃?xì)廨啓C(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)最優(yōu)配置

        高溫固體氧化物燃料電池是一種能將碳?xì)淙剂系幕瘜W(xué)能通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的最有效的裝置之一,這在清潔、高效分布式發(fā)電領(lǐng)域越來(lái)越引起研究人員的重視。在實(shí)際應(yīng)用中,由于高溫固體氧化物燃料電池排氣溫度很高,有很大的余熱利用價(jià)值,通常與其它動(dòng)力裝置組成混合動(dòng)力系統(tǒng),以提高裝置整體效率。

        在熱經(jīng)濟(jì)建模的基礎(chǔ)上,提出了固體氧化物燃料電池燃?xì)廨啓C(jī)最優(yōu)配置的混合動(dòng)力系統(tǒng)。首先提出了4種不同的燃料電池直接加壓和加氣的混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì),即單燃料電池直接加壓混合系統(tǒng)、單燃料電池直接加氣混合系統(tǒng)、雙燃料電池直接加壓混合系統(tǒng)和雙燃料電池直接加氣混合系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)的4種不同的混合動(dòng)力系統(tǒng)建立了熱力學(xué)方程、放射本能方程和經(jīng)濟(jì)方程。由于這4種不同的混合動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部組成相同,因此將單燃料電池直接加壓混合系統(tǒng)作為主要設(shè)計(jì),按照具體操作給出其相關(guān)方程。編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序?qū)λ岢龅南嚓P(guān)方程進(jìn)行解析,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了熱力學(xué)分析和經(jīng)濟(jì)分析,得出4種不同的燃料電池直接加壓和加氣混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終分析結(jié)果。

        分析結(jié)果表明,固體氧化物燃料電池燃?xì)廨啓C(jī)最佳配置的混合動(dòng)力系統(tǒng)的總效率可以達(dá)到64%、電氣效率達(dá)到51%。單燃料電池的混合動(dòng)力系統(tǒng)具有較低的電效率、高的不可逆性,而且其發(fā)電價(jià)格高于其它系統(tǒng)。相反,雙燃料電池的混合動(dòng)力系統(tǒng)雖然效率較高,但是并未達(dá)到成本效益和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。單燃料電池的直接加壓混合動(dòng)力系統(tǒng)具有較低的不可逆性、低的安裝和啟動(dòng)成本,能夠產(chǎn)生和其電力相同的價(jià)格,優(yōu)于其它3個(gè)混合系統(tǒng)。

        同時(shí),根據(jù)經(jīng)濟(jì)方程中兩個(gè)模型對(duì)4種不同的混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)分析。研究結(jié)果表明,基于熱經(jīng)濟(jì)模型所產(chǎn)生的電力價(jià)格約為11.6美分/kWh,基于總收入需求經(jīng)濟(jì)模型所產(chǎn)生的電力價(jià)格約為18.5美分/kWh。

        刊名:Journal of Cleaner Production(英)

        刊期:2017年第144期

        作者:Jamasb Pirkandi et al

        編譯:劉瑞琦

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