مدل سازي ترمواكونوميكي و تحليل پارامتري چرخه هيبريدي پيل سوختي اكسيد جامد تحت فشار / توربين گازي

Thermo Economic Modeling and Parametric Analysis of a PSOFC/GT Hybrid Cycle

: در اين پژوهش با رويكرد توسعه پايدار، تحليل ترمواكونوميكي چرخه هيبريدي پيل سوختي اكسيد جامد تحت فشار / توربين گازي انجام شده است. در ابتدا با معرفي چرخه پيشنهادي و ارايه متدولوژي مدل سازي، شبيه‌سازي چرخه با توسعه يك مدل ترموديناميكي و با استفاده از كدنويسي در محيط نرم‌افزار EES صورت گرفته و معادله هاي موازنه جرمي، انرژي و الكتروشيمي به صورت هم زمان حل شده‌اند. با معرفي شاخص‌هاي بازده الكتريكي و كل سامانه، تحليل ترموديناميكي چرخه انجام شده و در ادامه، با ارايه مدل اقتصادي و بر مبناي محاسبه-هاي ديناميكي، تحليل‌هاي اقتصادي بر روي اين چرخه انجام شده است. همچنين تحليلي پارامتري براي بررسي مهمترين پارامترهاي تاثير گذار بر خروجي‌هاي فني و اقتصادي سامانه انجام شده است. نتيجه هاي پژوهش، دستيابي به بازدهي الكتريكي 51/63 % و بازده كل 65/77% % را در در توان الكتريكي خالص خروجي 1962 كيلووات، توان گرمايي 8/436 كيلووات و نسبت گرما به توان 27/22 % نشان مي‌دهد. اين چرخه با توليد 90/310 گرم بر كيلووات‌ساعت كربن دي اكسيد، كاهش 3/30 % را در مقايسه با نيروگاه‌هاي معمول چرخه تركيبي گازي نشان مي‌دهد.

In this research, the thermo economic analysis of a PSOFC/GT hybrid cycle was taking place regarding a sustainable approach. Initially, the proposed cycle was accurately introduced and then the modeling methodology was presented. Furthermore, the cycle simulation was presented with the development of a thermodynamic model in EES software based on the mass, energy and economic equations, those were solved simultaneously. With introducing electrical and overall efficiencies, a comprehensive analysis of thermodynamics was done, which was contributed to a dynamic economic model, which was proposed and analyzed in after-steps. In order to determine effects of change in main parameters, a parametric study was prepared. By these means, the results show that the electrical efficiency of 61.3 % and overall efficiency of 77.65 % are achievable within 1962 kW net output power, where, HRSG heat recovery capacity is equal to 436.8 kW and HPR was calculated 22.27 %. This cycle with producing 310.9 g/kWh CO2, reduces the CO2 emissions by 30.3 % comparing with the conventional gas fired combined cycles.