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一种用于燃料重整发电系统的联合仿真求解方法 

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申请/专利权人:南京航空航天大学

摘要:本发明公开了一种用于燃料重整发电系统的联合仿真求解方法,通过采用AspenPlus和MATLABSimulink联合仿真的求解方法,利用燃料电池功率迭代、重整产氢迭代、燃烧供热迭代和燃烧烟气温度迭代四个核心迭代过程,根据不同燃料和系统发电功率,求解出系统的进口燃料流量、产氢量、供热量以及系统效率等性能指标。本发明阐明了燃料重整制氢子系统和燃料电池发电子系统之间的耦合机制,解决了传统建模方法单一且精确度较差的问题。

主权项:1.一种用于燃料重整发电系统的联合仿真求解方法,该系统中,蒸发器将进口的燃料和水与来自燃烧室的高温烟气进行热交换,转化为气态;重整器利用加热后的燃料和水进行重整反应,生成富氢气体;燃烧室用于燃烧可燃气体,利用其产生的高温烟气提供系统所需热能;燃料电池电堆利用氢气和氧气的化学反应,将化学能直接转化为电能;其特征在于:采用AspenPlus和MATLABSimulink耦合的方式,包括燃料电池功率迭代、重整产氢迭代、燃烧供热迭代和燃烧烟气温度迭代四个核心迭代过程,具体步骤如下:S1,在MATLABSimulink平台,根据燃料重整发电系统的目标发电量和氢气利用率,通过连续迭代过程,确定燃料电池电堆的运行电流,进而计算出燃料电池电堆所需进口氢气量;S2,在AspenPlus平台中,重整器模块根据电堆的进口需氢量,利用重整产氢迭代过程循环求解重整器的进口燃料,并结合输入参数计算出蒸发器和预热器所需热量至供热子系统的燃烧室模块;S3,燃烧室通过燃烧供热迭代过程调整进口燃料流量,以满足产蒸发器和预热器所需热量,燃烧室所需氧气来自电堆的出口废气,对是否满足燃料的完全燃烧条件进行判断,当提供的氧气量不足以支持燃烧时,系统开始供应额外的空气至燃烧室;S4,燃烧烟气温度迭代过程作为联合仿真求解方法的结束语句,也是计算程序的最高层级,当燃烧室出口烟气温度小于450℃时,程序重新进入燃烧供热迭代过程,循环迭代求解燃料流量和空气流量,直至循环结束;S5,联合仿真平台依据燃料电池功率迭代、重整产氢迭代、燃烧供热迭代和燃烧烟气温度迭代的反馈结果,最终求解出系统的各项性能评价指标,得到输出结果。

全文数据:

权利要求:

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