增压型MCFC/MGT混合动力系统中燃料电池的特性分析

针对增压型熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)与现有微型燃气轮机(MGT)设计的混合动力系统,分析了在部分负荷运行时MCFC的特性;在MCFC建模过程中,考虑了电流密度和电池工作温度等参数的影响,并将模拟结果与其实验数据进行对比;应用压气机和透平的特性曲线建立了MGT在非设计工况下的分析模型;提出了4种不同的控制方式,以控制系统的部分负荷运行,并应用所建模型分析了系统中MCFC在不同控制方式下的特性.结果表明:通过有效的控制手段以保持较高的MCFC工作温度,可使MCFC在部分负荷运行时的效率高于设计点值;MCFC的性能对混合动力系统影响很大;在部分负荷运行时需要维持较高的电池工作温度以提高系统性能.     

微型燃气轮机分布式发电系统的建模和仿真

研究了双PWM变换器结构的微型燃气轮机分布式发电系统的模型,基于下垂特性设计了永磁同步电机侧和网侧变换器的控制系统,可对永磁同步电机转速和变换器直流电压进行控制.利用Matlab建立了微型燃气轮机分布式发电系统的动态模型,对其在不同的负荷情况下进行了仿真.仿真结果表明,在负荷变化情况下,微型燃气轮机分布式发电系统具有较好的稳定性.引入的转子惯性响应能改善系统的动态品质,使整个系统承受较大的负荷冲击.     

燃料电池-燃气轮机混合动力系统的燃烧与系统性能分析

对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机（Molten Carbonate Fuel Cell/Micro-Gas Turbine, MCFC/MGT）混合动力系统中催化燃烧室(Catalytic Combustion Burner, CCB)的反应特性及影响因素进行了分析,并基于燃气轮机的设计方法进行了混合动力系统的设计.在对催化燃烧室的数值模拟中采用了塞子流模型及CH4在催化剂Pt上的详细反应机理,在实验中对3种不同催化剂的反应特性进行了分析.混合动力系统设计中,以燃料电池的温度为限制条件,采用基于现有燃气轮机对燃料电池进行匹配的设计方法,确定了混合动力系统的设计点参数.分析结果表明,所建立催化燃烧室模型可以反映燃烧室的特性,以钙钛矿和金属氧化物为助剂的催化剂活性要比贵金属的差,基于燃气轮机设计的混合动力系统虽然效率低但更具有实际意义.     

微网中两种典型微型燃气轮机运行特性比较

为给微网中基于微型燃气轮机的冷热电联产设备选型提供参考,从多方面分析了两种不同结构的微型燃气轮机特点,并根据微型燃气轮机不同运行模式切换、不同负荷类型以及不同拓扑结构下的动态特性进行了研究．结果表明：微网运行模式切换过程中,单轴MT允许负荷变化的范围要比分轴MT大;单轴结构MT适用于负荷类型较多情况,而分轴结构的MT则受负荷类型影响相对大些;串联微网结构下MT对应的负荷允许变化范围比并联结构的小．     

直线发动/发电机起动性能仿真研究

对一台直线发动/发电机的启动过程进行了研究,提出了基于速度信号的启动力方向控制模式,并通过Matlab/Simulink动力学仿真研究了该模式下系统的运行特性及启动性能.结果表明,启动力的精确换向是直线发动/发电机启动控制的关键;在基于速度信号的启动力方向控制模式下,系统的能量损耗较小,经优化的系统启动力约为135N;运动组件在启动过程中作频率、幅值逐渐增大的直线往复运动.     

微型燃气轮机与天然气管网接口建模及联合仿真研究

微型燃气轮机是冷热电联供系统中的能量交换枢纽,为了反映天然气管网和燃气轮机的相互影响,本文提出利用比例阀的动态模型建立两系统间接口模型,并在此基础上基于Matlab/Simulink完成微型燃气轮机与天然气管网联合仿真研究。算例分析表明,微型燃气轮机输出功率的波动将引起天然气管网运行的波动,天然气管网负荷的波动也将引起燃气轮机转速的波动,本文建立的接口模型能够较好地反映微型燃气轮机与天然气管网的耦合作用。     

一级泵变流量空调系统部分负荷下循环水泵运行工况分析

围绕空调系统循环水泵在部分负荷下运行常见故障,将空调系统负荷变化分为负荷渐变和负荷突变2种情况,对一级泵变流量系统循环水泵运行工作点的变化进行了分析,结果是在负荷渐变情况下,只要水泵选型合理,不会出现循环水泵运转异常;在负荷突变情况下,循环水泵过载或不能启动的原因是由于系统阻力特性系数变化与水泵设计扬程下联合运转工作点对应的阻力特性系数不匹配,造成水泵实际工作点发生偏移,超出水泵的合理工作范围引起的.并提出了为保证部分负荷下水泵正常运转,对系统设计和水泵选型的要求.图3,表1,参6.     

天然气驱动微型冷热电联供系统方案对比与节能分析

以微型冷热电联供系统为研究对象,简要介绍了系统的结构、功能和应用场合,对基于热气机、微型燃气轮机和燃气内燃机的三种联供系统方案进行了对比分析.理论分析显示,系统余热利用率、系统核心部件运行效率和燃料价格是影响联供系统节能经济性的主要因素,联供系统的具体方案选择必须考虑应用场合冷、热、电负荷需求比例情况.     

SOFC/Micro-GT混合循环系统性能分析

基于总能系统概念讨论固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/Micro-GT)间接混合发电系统及其特点,建立SOFC电池堆及系统的物理、数学模型,对700kW级混合系统的稳态全负荷运行工况进行分析,结果表明混合系统净发电效率可达68.3%,加上回收的余热,系统整体热效率可达82.9%。该文还探讨了燃料利用率、平均电流密度、电池温度、压力及蒸汽/碳比等主要参数对系统性能的影响规律,为SOFC/Mciro-GT混合发电系统的设计、优化提供参考依据。     

燃气轮机启动电机负载模拟系统

为了更好地研究燃气轮机启动电动机的启动特性,给出了一种45kW燃气轮机启动电动机负载特性模拟系统,介绍了系统的组成,工作原理以及硬件、软件的设计方案.试验结果表明系统具有良好的动静态性能,能够很好地模拟燃气轮机启动电动机的启动特性.对其他类似的负载模拟系统具有一定的参考价值.     

基于神经网络辨识的熔融碳酸盐燃料电池建模

针对熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）电堆系统难以建模以及已建立的模型过于复杂，难以满足工程上对MCFC系统控制设计特别是实时控制需要的情况，绕开MCFC的内部复杂性，提出利用神经网络可能逼近任意复杂非线性函数的性能，将神经网络辨识方法应用到MCFC这种高度非线性系统的建模中。以燃料气和氧化剂气体的流速的输入量，MCFC电堆温度响应为输出量，根据输入输出数据用神经网络辨识建立MCFC电堆系统的温度模型，给出了辨识系统的结构及改进BP算法。仿真结果证明了这种方法的可行性，所建立的模型精度较高，使得设计MCFC的实时控制器成为可能。     

SOFC/MGT混合发电系统变工况控制模式及性能分析

以220kW的SOFC/MGT混合发电系统为研究对象,建立了相应的数学模型,分析了不同控制模式对混合发电系统变工况性能的影响.结果表明:对于220kW的SOFC/MGT混合发电系统,在单独SOFC燃料控制模式(Case 1)下,系统的稳定负荷必须大于70%;在变转速控制模式(Case 2)下,系统的稳定负荷必须大于77%;而在定转速恒定电池温度的控制模式(Case3)下,系统最低负荷可以低到59%.在相同负荷条件下,Case 2对应的系统效率最高,Case 1对应的系统效率最低.为保证混合发电系统的高效率,并扩大混合发电系统的运行范围,提出了一种新的控制模式,可以使得混合发电系统最低负荷达到45%,而系统效率始终保持在56.4%以上.     

MCFC/燃气轮机联合发电系统的最小二乘支持向量机方法建模

分析了影响熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)/燃气轮机(GT)联合发电系统工作温度的重要因素,在多个变量中选择了燃料气和空气流量作为MCFC工作温度的控制量;选择燃料气利用率和燃烧室附加燃料流量作为燃气轮机透平初温的控制量.在此基础上,推导了最小二乘支持向量机(LS-SVM)用于函数估计的算法,并将该算法用于建立联合发电系统的工作温度控制模型.实验结果表明,LS-SVM建模方法具有建模精度高、计算速度快的优点,适合于实时控制的情况.     

熔盐燃料电池电堆动态特性的建模和分析

根据物质、动量和能量守恒，建立了10kW级顺流型熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）电堆的数学模型，给出了模型的边界条件。将MCFC电堆的波状板考虑到模型中，求解模型得到气压以及各部分温度的分布。给出并求解了MCFC的电气特性模型，分析了电堆沿气流方向的特性；电堆在电流密度阶跃变化下的动态响应。与试验数据的比较表明，模型能正确反映电堆真实的内部特性。     

Neural—networks—based Modelling and a Fuzzy Neural Networks Controller of MCFC

Molten Carbonate Fuel Cells(MCFC) are produced with a highly efficient and clean power generation technology which will soon be widely utilized.The temperature characters of MCFC stack are briefly analyzed.A radial basis function (RBF) neural networks identification technology is applied to set up the temperature nonlinear model of MCFC stack,and the identification structure,algorithm and modeling training process are given in detail.A fuzzy controllery of MCFC stack is designed.In order to improve its online control ability,a neural network trained by the I/O data of a fuzzy controller is designed.The neural networks can memorize and expand the inference rules of the fuzzy controller and substitute for the fuzzy controller to control MCFC stack online,A detailed design of the controller is given,The validity of MCFC stack modilling based on neural networks and the superior performance of the fuzzy neural networks controller are proved by Simulations.     

车用燃气轮机的供油系统设计

对车用燃气轮机的供油系统进行了设计. 基于复杂车用工况的要求,充分考虑到现代电控技术的应用,采用电控共轨供油系统取代传统的机械调节供油系统;根据车辆所需的供油能力,确定系统的基本原理以及结构;对各部件的具体结构进行了设计,计算了关键部件--油泵和喷油器的几何结构尺寸,并利用模拟软件进行验算. 结果表明,所设计的供油系统能够满足设计要求.