مدل‌سازي و آناليز ترمواكونوميكي يك نيروگاه سيكل تركيبي پيل سوختي و ميكروتوربين گازي

Thermo-economic modeling and analysis of a combined fuel cell and micro gas turbine power plant cycle

هدف اين تحقيق تحليل ترمواكونوميكي يك سيكل هيبريد پيل سوختي اكسيد جامد و ميكروتوربين گاز جهت كاربرد در يك نيروگاه توليد همزمان مقياس كوچك مي باشد. با توجه به اين كه پيل سوختي منبع اصلي توليد توان در اين نوع از سيستم‌هاي هيبريدي مي باشد، در اين تحقيق براي دست‌يابي به نتايج دقيق تر محاسبات كامل الكتروشيميايي، حرارتي و ترموديناميكي در پيل سوختي انجام شده و بر خلاف بيشتر تحقيقات انجام شده دماي پيل ثابت فرض نشده است. بررسي عملكرد سيستم هيبريدي نشان مي دهد كه افزايش فشار كاري سيستم و نسبت هوا به سوخت ورودي به آن به دليل كاهش دماي پيل و در نتيجه دماي گازهاي ورودي به توربين، سبب افت راندمان الكتريكي و همچنين افزايش قيمت برق توليدي در آن مي شود. نتايج ديگر اين تحقيق نشان مي دهد كه با در نظر گرفتن عمر اقتصادي سيستم، استفاده از اين نوع سيستم هاي هيبريدي در مقايسه با يك ميكروتوربين گازي از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه بوده و قيمت برق توليدي آن كمتر مي باشد.

The purpose of this study is thermo-economic analysis of a combined fuel cell and micro gas turbine power plant cycle for using in small scale CHP systems. Since the fuel cell is the main source of power generation in hybrid systems, in this study, complete electrochemical, thermal and thermodynamic calculations are performed to obtain more accurate results; and unlike most studies, the cell temperature is not assumed constant. The performance analysis of the hybrid system shows that increasing the pressure and air to fuel ratio, causes to loss of electrical efficiency and increase in the electricity price because of reduction in cell and turbine inlet gas temperatures. The other results of this study show that considering the economic life of the system, making use of this type of hybrid systems is economical and generates less electricity price in comparison with micro gas turbine.