固体氧化物燃料电池在冷热电联供系统中的应用
冷热电三联供系统应用及发展论文
冷热电三联供系统的应用及发展摘要：能源是经济、社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础。
能源紧缺、环境恶化是日趋严重的全球性问题。
改变能源结构，提高能源利用效率和发展清洁能源是各个国家能源发展战略的主要目标。
自从上世纪90年代以来，我国能源供应和需求之间的矛盾不断加大，能源短缺的问题随之产生。
目前，为了适应我国能源建设和可持续发展目标的需要，大力建设和实施天然气冷热电三联供已成为发展趋势之一。
冷热电三联供具有能源利用效率高，环境负面影响小，提高能源供应可靠性和经济效益好的特点，是洁净高效最具经济性的供能方式，符合国家可持续发展战略。
关键词：天然气；冷热电三联供；应用前景中图分类号：u473.2+4文献标识码： a 文章编号：1 前言进入21 世纪以来，伴随着经济发展、科技进步而来的是持续的能源紧缺、自然灾害和气候变暖等现象，这就迫使人们寻找更加合理利用能源的方式，最大程度的发挥能源的利用率，既减少能源浪费又保护环境。
目前城市的用能情况为：电力供应的峰谷矛盾严重，特别是在夏季更为突出，就造成了用电高峰时供电困难、低谷时电力浪费的局面；天然气的供应较以前有很大改观，但冬夏季负荷存在较大的峰谷差，夏季天然气的使用一直处于低负荷状态。
鉴于目前能源利用的现状，各大中城市能源结构正在发生调整。
而宝贵的天然气资源在城市中的利用更多的是直接被烧掉，如何才能更为合理地在城市中应用天然气？冷热电三联供系统就是应运而生的一个有效的解决途径，它以天然气为一次能源，利用小型燃气轮机、燃气内燃机、微燃机等设备将天然气燃烧，首先驱动发电机组发电，其余热被回收用于供热或驱动吸收式制冷机组制冷。
这样实现了能源的梯级利用，从而为高效利用天然气创造了条件2.工作原理冷热电三联供是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制冷、制热及发电过程一体化的总能系统。
其最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能用来被发电，而温度比较低的低品位热能则被用来供热或是制冷。
清洁能源供热与传统能源供热的研究
清洁能源供热与传统能源供热的研究摘要：我国的基础能源以煤炭为主，阳泉市是中国最大的无烟煤产地。
供热事业事关民生冷暖,它是一项系统工程，是能源消费革命、供给革命、技术革命和体制革命的重要组成内容。
需研究出一条适宜我国特色的清洁供热之路，构建清洁低碳、安全高效的现代城市供热基础设施供应体系，以实现供热的经济价值、环境价值和全社会正效益。
基于此，本文主要对清洁能源供热与传统能源供热做具体论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：清洁能源供热；传统能源供热引言供热事业事关民生冷暖，北方冬季清洁取暖涉及北方城镇140亿平方米和农村地区100亿平方米的建筑供热，是建筑节能的重头戏，是北方城市治理大气污染的首要举措，也是城市能源基础设施的生命线之一。
截至目前，我国北方城镇供热已取得举世瞩目的成就。
我国现已建成全世界最大规模的集中供热系统，拥有宝贵的城市热网基础设施资源，是名副其实的供热大国；形成了以热电联产为主（燃煤热电厂占比48%，燃气热电厂3%）,区域锅炉房为辅（燃煤锅炉33%，燃气锅炉12%）,其它方式为补充（地热、电热泵、工业余热、生物质等占比4%）的供热格局。
随着供热能源的多元化，环境气候的清洁化，可以说，在“蓝天保卫战”和生态文明建设进程中，城市能源视角下的北方城镇清洁供热，已经成为重大的能源工程和环境工程。
1清洁供暖概述积极发展多种清洁供热方式，主要包括电能供热、地热能供热、生物质能供热、太阳能供热、核能供热及氢能供热（热电联供），能够实现供热资源和形式的多元化、灵活性。
电能供热是将清洁的电能转换为热能的环保的供暖方式。
按照均匀性及受热面积分为点式供暖（空调、电热扇、辐射板等）、线式供暖（发热电缆等）、面式供暖（电热膜等）。
地热能供热是以地热能为主要热源的供热系统。
地热供热按照地热流进入供热系统的方式可分为直接供热和间接供热。
直接供热是指把地热流直接引入供热系统，间接供热是指地热流不直接进入供热系统，而是通过换热器将热能传递给供热系统的循环水。
微型冷热电三联供系统的研究
微型冷热电三联供系统的研究鲁珏;解大【摘要】针对微型冷热电联产系统目前的发展状况,阐述了其原理和特点,通过案例介绍了微型冷热电联产系统研究的现状和优势.该系统在电价较高且没有集中供暖的地区优势显著.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2013(004)004【总页数】4页(P5-8)【关键词】微型冷热电三联供;原理;特点;经济性【作者】鲁珏;解大【作者单位】上海交通大学,上海 200240;上海交通大学,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】TU201.50 引言冷热电联供(Combined Cooling，Heating and Power，CCHP)，也称作分布式能源系统或能源岛。
目前，应用于规模较大的场合和较大输出负荷的分布式能源系统中的大型冷热电联供技术已得到较为广泛而深入的研究和发展。
近年来，CCHP 系统逐渐向小型化、微型化、民用化方向发展，微型冷热电联供系统(Micro CCHP)应运而生。
虽然目前微型冷热电联供系统相关的应用实例较少，但该系统应用前景广阔，具有良好的开发价值。
1 系统概述与原理1.1 系统概述冷热电联供是从热电联产(Combined Heating and Power，CHP)系统发展而来的。
CHP 作为一种节能措施，已在世界各国得到广泛应用。
但由于受热负荷的密度、性质等诸多因素影响，导致CHP 的热能利用率降低，同时也降低了系统的经济性。
为了解决该问题，专家们在热电联供的基础上增加余热制冷系统，由此发展了冷热电联产。
简单说，就是在CHP 的基础上，以蒸汽或热水为热源，使吸收式制冷机投入运行，或利用发动机驱动离心式冷冻机来制冷，以满足用户对冷、热、电的各种需求，由此发展成为冷热电联产。
冷热电三联供系统是在能量梯级利用概念基础上，将制冷、制热(包括供暖和供热水)及发电过程一体化的总能系统。
1.2 微型冷热电联供原理微型冷热电联供系统通常是指额定发电功率低于100 kW 的联供系统。
基于Aspen软件的固体氧化物电池系统过程模拟研究综述
基于Aspen软件的固体氧化物电池系统过程模拟研究综述王晶;王瑶;胡学雷;徐松;刘通
【期刊名称】《湖南电力》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】总结通过Aspen软件中已有模块与功能对固体氧化物电池进行过程模拟的方法,介绍后续固体氧化物电池模拟的优化、从稳态模型到动态模型的改进和电池模型在多种场合中的应用,模拟将固体氧化物电池模型与燃气轮机、等离子体气化、冷热电三联供系统与热电联供系统的结合过程,并对未来基于Aspen软件的固体氧化物电池过程模拟的研究进行了展望。
【总页数】10页(P9-18)
【作者】王晶;王瑶;胡学雷;徐松;刘通
【作者单位】武汉工程大学化工与制药学院(绿色化工过程教育部重点实验室);武汉大学动力与机械学院;国网湖南省电力有限公司电力科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TM911
【相关文献】
1.固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与优化研究
2.基于流程模拟的固体氧化物燃料电池-燃气轮机-有机朗肯循环联合系统的优化分析
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电力领域氢能利用设备与应用方案
汇报人：XXX 202X-XX-XX
目录
• 引言 • 氢能利用设备概述 • 电力领域氢能应用方案 • 氢能利用设备关键技术分析 • 氢能利用设备在电力领域的应用案例 • 电力领域氢能利用设备市场分析与前景展望
01
引言
背景与意义
能源转型需求
随着全球能源结构的转变，氢能作为清洁、 高效、可再生的能源形式，受到广泛关注。
国外案例
日本某电力公司利用氢能储能系统平衡电网负荷。该公司开发了氢能储能系统，将多余的电能转化为氢气储存 起来，在电网负荷高峰时再通过燃料电池发电回馈电网，有效平衡了电网负荷。
案例分析：成功因素与经验总结
成功因素
技术创新是关键。上述案例中的电力公司都采用了先进的氢能利用技术，实现了高效、环保的电力生 产和供应。此外，政策支持、资金投入和产业链协同等因素也为项目的成功提供了重要保障。
交通领域应用
氢燃料电池汽车
氢燃料电池汽车具有零排放、高效率 、长续航等优点，是未来新能源汽车 的重要发展方向。
轨道交通应用
氢能轨道交通工具具有环保、节能、 高效等优点，可应用于城市轨道、铁 路等交通领域。
其他领域应用
工业领域应用
氢能可用于工业领域的热力供应、化学反应等，替代部分传统化石能源，降低碳 排放。
和发展。
06
电力领域氢能利用设备市场分析与 前景展望
市场需求分析
氢能发电设备需求
随着可再生能源的大规模接入和 电力系统的灵活性需求增加，氢 能发电设备在电力领域的需求不 断增长。
储氢设备需求
储氢设备是实现氢能大规模利用 的关键环节，其市场需求随着氢 能产业的发展而不断扩大。
氢能运输设备需求
sofc燃料电池余热温度
sofc燃料电池余热温度
SOFC（固体氧化物燃料电池）是一种高温燃料电池，其工作温
度通常在800°C至1000°C之间。
在SOFC中，余热温度是指燃料
电池产生的高温废热。
这些余热可以被用于热电联产或其他热能利
用方式，以提高系统能量效率。
SOFC燃料电池产生的高温余热可以被用于多种用途。
首先，余
热可以被用于预热进入燃料电池的燃料和空气，以提高系统效率。
其次，余热还可以用于加热水或提供空调系统所需的热能。
此外，
余热还可以被用于工业生产过程中的加热或其他热能需求。
在利用SOFC燃料电池的余热时，需要考虑余热温度的高温特性，确保系统设计和热能利用的安全性和可靠性。
此外，余热的温度也
会影响其在不同应用中的适用性，因此在利用SOFC余热时需要根据
具体的应用场景进行合理的设计和规划。
总的来说，SOFC燃料电池产生的余热温度通常处于高温范围，
可以被用于多种热能利用方式，但在具体应用中需要综合考虑系统
设计、安全性和可靠性等因素。
冷热电三联供系统的发展现状和应用综述
冷热电三联供系统的发展现状和应用综述解鸣;任德财;濮晓宙;俞祥俊;徐俊君【摘要】冷热电三联供系统(CCHP)是分布式能源系统中非常重要的形式之一,因在能耗、经济和环境等方面的显著综合效益,近年受到国内外的广泛关注和应用.本文对冷热电三联供系统的现状、工作原理和性能、发展趋势和前景进行了综述,为我国冷热电三联供技术的发展提供参考.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】7页(P63-69)【关键词】CCHP;工作原理;发展现状;应用【作者】解鸣;任德财;濮晓宙;俞祥俊;徐俊君【作者单位】国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093【正文语种】中文【中图分类】TU8311 前言能源是影响人类生存和发展进步的关键因素之一，尤其是现阶段化石燃料开采和利用。
然而人们大量开采和使用化石燃料，不仅使化石能源面临紧缺状况，而且对地球环境也造成严重破坏。
因此，在当前能源结构没有发生根本性转变之前，如何提高能源利用率、节约能源和发展新能源等问题，成为现全球能源环境重要的发展趋势。
冷热电三联供系统（Combined Cooling Heating and Power，简称CCHP 系统）通过能量梯级利用，同时向用户提供电能、热能、冷能和生活热水等，有效提高能源的利用效率。
如果采用并网电力能源互补方式，还可增加系统整体的经济收益和利用效率。
因此冷热电三联供的发展和应用符合能源与环境的协调发展大趋势，世界范围内都在不断的探索和深化研究。
2 CCHP系统发展政策与发展历程2.1 国外CCHP系统的发展美国、日本、英国等发达国家是应用CCHP系统较早，且应用经验比较丰富的国家，由于CCHP系统不同于传统的集中供能系统，且一次能源主要是天然气，在节约能源、改善环境和增加电力供应上的综合效益更加明显，因此通过几十年的发展，这些国家的综合能源效率和空气质量均得到了空前的改善。
固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）作为一种高效、清洁的能源转换技术，在冷热电联供系统中具有广阔的应用前景。
冷热电联供系统是一种集成化的能源利用方式，通过优化热电联产过程，实现能源的高效利用。
SOFC 作为冷热电联供系统的组件之一，具有高效、低排放、灵活性强等优势，因此在能源系统中发挥着越来越重要的作用。
1.SOFC概述SOFC是一种以固体电解质为基础的燃料电池，其主要组成部分包括阳极、阴极和电解质，其中电解质通常为氧化物。
在工作过程中，燃料（通常为氢气、甲烷等）在阳极处发生氧化反应，产生电子和离子，电子通过外部电路形成电流，离子穿过电解质到达阴极，在阴极处与氧气发生还原反应。
这种电化学过程产生的电能可用于供电或其他电力需求，同时SOFC还能够产生高温废热。
2.冷热电联供系统中的应用前景2.1高效能源转换SOFC具有高效率的能源转换特性，其电-热转换效率可达60%以上。
通过将SOFC与其他能源设备集成，如燃气轮机、蒸汽轮机等，可以实现更高效的能源转换，提高整个系统的总体能源利用效率。
2.2低排放与环境友好与传统发电方式相比，SOFC的燃烧过程不仅效率更高，而且排放的主要产物为水蒸气和二氧化碳。
SOFC在冷热电联供系统中的应用有助于减少温室气体排放，符合环保和可持续发展的要求。
2.3灵活性与响应速度SOFC具有较高的热响应速度，可以在短时间内达到额定功率，使其在应对电力需求波动、应急电力供应等方面具备灵活性。
这使得SOFC在冷热电联供系统中能够更好地适应复杂多变的能源需求。
2.4分布式能源系统SOFC可以被部署在分布式能源系统中，通过小型化、模块化的设计，实现能源的近端生产与使用，减少能源传输损失。
这种分布式部署方式有助于提高电力系统的鲁棒性和可靠性。
3.具体应用案例3.1工业厂区冷热电联供将SOFC集成到工业厂区的能源系统中，通过利用SOFC产生的废热供热，同时利用其电力输出满足工业生产的电力需求。
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固体氧化物燃料电池在冷热电联供系统中的应用
近年来，人类对能源的需求呈现不断增长趋势。
能源利用效率低下和能源需求不断增加造成了大量一次能源浪费。
为此寻求高效、经济、环保的能源利用形式迫在眉睫。
1 冷热电联供系统
冷热电联供系统（Combined Cooling Heating and Power，CCHP）是指首先由单一/多种能源作为能量输出部件，通过能量梯级高效利用，使系统同时输出电功率、冷功率和热功率。
由于冷热电联供系统利用高品位热能发电，利用低品位热能采暖与制冷，且能够直接建设在用户附近，能源传输距离大大缩短，极大减少能源损失与输配电成本，所以系统的一次能源利用率可达80%以上。
根据现有数据预测，到2030年多联供系统产出能量将会占到我国能源需求的70%。
同时冷热电联供系统与电网配合运行，能量富余时对电网进行补充，有效改善季节不平衡性，起到削峰填谷的作用。
传统冷热电联供系统是将燃气轮机、内燃机等作为能量来源，但实际运行时存在发电效率低、噪声大、占用空间大等缺点，而且如果利用化石燃料还会产生有害气体污染环境[1]。
图 1为冷热电联供系统中能量梯级利用示意图。
图1 冷热电联供系统能量梯级利用示意图
2 固体氧化物燃料电池在冷热电联供系统中的应用现状
燃料电池可以直接将化学能转换成电能，能量转换效率高，此外燃料化学反应的产物只有二氧化碳和水，不会对环境产生污染，由于清洁、高效及可靠性高等特点被广泛认为是未来最有利用价值的可再生能源技术[2]。
固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）因为其具有燃料适用性广、能量转换效率高、催化剂廉价、污染排放低、无噪音等优点等特点备受关注[3]。
固体氧化物燃料电池的工作温度在973～1 473 K范围内，排放尾气中具有大量的余热[4]，直接舍弃该部分热量将会导致能量的浪费；此外在实际应用中由于电池工作特性的影响，导致化学反应不能充分进行，排放尾气中含有氢气和一氧化碳等，这些可燃气体具有较高热值，对该部分化学能利用可以进一步提高能量利用效率。
因此，SOFC 的相关特性为其作为分布式能源的顶层循环提供了良好的条件。
SOFC与冷热电联供系统集成的研究应用越来越广泛，并且通常在系统集成时SOFC高温余热被回收设备利用产能，如引入燃气轮机、卡琳娜循环、超临界CO
2
循环、有机朗肯循环、双效吸收式制冷循环、碳捕集装置等；提升了能量转换效率和降低碳排放。
以燃料电池作为动力源的冷热电联供系统属于新型分布式能源系统，在世界范围内发展并逐步商业化。
日本京瓷公司从2004年起开始研发以燃料电池作为动力源的家用微型热电联供系统，于2011年推出首个商业化系统ENE-FARM type S，到2016年累计安装量已达到257000台。
“振兴日本战略”提出2030年530万部家用燃料电池投入使用的目标。
欧洲 ene.field 工程从2012年到2017年之间，在12个国家累计安装1046台燃料电池热电联供系统。
主要采用SOFC和PEMFC作为系统动力源，开发了数十款家用热电联供系统。
其中以SOFC作为能量来源的系统共计603台，使用PEMFC驱动的系统共计443台。
3 固体氧化物燃料电池在冷热电联供系统中的应用前景展望
固体氧化物燃料电池在冷热电联供系统中有广阔的应用前景。
SOFC作为一种高温燃料电池，具有高效、可靠、低排放等优势，使其在电力、供热和制冷等领域展现出巨大的潜力。
在冷热电联供系统中，SOFC可以作为电力发电的核心组件，将化学能直接转化为电能。
与传统燃烧技术相比，SOFC具有高效能、低噪音、可调节等特点，能够显著提高能源利用效率。
此外，SOFC在发电过程中产生的余热可以用于供热或制冷，实现冷热能的联合供应，进一步提高能源的综合利用效率。
举例来说，一个典型的冷热电联供系统中，SOFC通过燃烧氢气将化学能转化为电能，同时产生高温废热。
这部分高温废热可以通过换热器与工艺用水进行热交换，提供高温热水或蒸汽，用于供应工业生产过程需求或供暖系统。
同时，SOFC的电能可以用于驱动制冷设备，如吸收式制冷机或热泵，以提供制冷需求。
此外，SOFC在冷热电联供系统中还能与其他能源技术相结合，进一步提高系统的整体性能。
例如，通过与太阳能光伏板或光热发电系统的结合，可以为SOFC提供稳定的电力供应，并利用太阳能提供的热能进行预热或补充热源。
这种组合能够实现可持续的、清洁的能源供应，同时满足电力、供热和制冷的综合需求。
4 总结与展望
总的来说，SOFC在冷热电联供系统中具有较为广阔的应用前景。
它能够提高能源利用效率、降低环境污染，并为可持续能源的发展做出重要贡献。
随着SOFC技术的不断进步和推广应用，相信其在冷热电联供系统中的应用前景将越来越受到关注和重视。
参考文献。