摘要：為提高聯(lián)供系統(tǒng)的一次能源利用率和降低CO2排放，大力發(fā)展清潔高效能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，該文提出一種基于生物質(zhì)氣化耦合固態(tài)燃料電池的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。建立熱力學(xué)模型，給出設(shè)計(jì)工況下系統(tǒng)的運(yùn)行及結(jié)構(gòu)參數(shù)，選取系統(tǒng)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的熱力學(xué)性能、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境性能進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，在設(shè)計(jì)工況下，系統(tǒng)發(fā)電效率和?效率分別為55.53%、51.84%；CO2排放率和一次能源節(jié)約率分別達(dá)到0.4944kg/（kW·h）和42.7%；在研究的參數(shù)范圍內(nèi)，提高生物質(zhì)流量會(huì)增加系統(tǒng)輸出但同時(shí)降低了系統(tǒng)性能；降低空氣當(dāng)量比和增加蒸汽生物質(zhì)比系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益會(huì)變好；水碳比的變化對(duì)燃料電池輸出電壓有負(fù)面影響但對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)影響不大，燃料利用率的增加對(duì)系統(tǒng)綜合性能有積極影響，聯(lián)供系統(tǒng)性能受氣化參數(shù)和燃料電池運(yùn)行參數(shù)影響明顯。

0 引言

近年來(lái)，人類對(duì)能源的需求呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)。能源利用效率低下和能源需求不斷增加造成了大量一次能源浪費(fèi)。為此尋求高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的能源利用形式迫在眉睫。冷熱電聯(lián)供（combined cooling，heating，and power，CCHP）系統(tǒng)可以滿足各種能源需求和能量梯級(jí)利用等特點(diǎn)而備受關(guān)注[1]。CCHP系統(tǒng)常用的原動(dòng)機(jī)有燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)[2]，由于燃燒反應(yīng)消耗大量一次能源，發(fā)電效率有限，產(chǎn)生的氮氧化物對(duì)環(huán)境造成了污染。然而，固體氧化物燃料電池（solid oxide fuel cell，SOFC）在新型高效發(fā)電技術(shù)中脫穎而出，因?yàn)槠洳皇芸ㄖZ循環(huán)的限制[3]，具有燃料適用性廣、能量轉(zhuǎn)換效率高、催化劑廉價(jià)、污染排放低、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)。

SOFC與冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成的研究應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且通常在系統(tǒng)集成時(shí)SOFC高溫余熱被回收設(shè)備利用產(chǎn)能，如引入燃?xì)廨啓C(jī)（gas turbine，GT）、卡琳娜循環(huán)、超臨界CO2循環(huán)、有機(jī)朗肯循環(huán)、雙效吸收式制冷循環(huán)、碳捕集裝置等[4-5]；提升了能量轉(zhuǎn)換效率和降低碳排放。于澤庭等[6]提出了CO2近零排放的SOFC-CCHP系統(tǒng)并用有機(jī)朗肯循環(huán)和吸收式制冷系統(tǒng)回收SOFC陰極排氣余熱，系統(tǒng)的凈發(fā)電效率達(dá)到51.59%，系統(tǒng)在保證效率的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了碳捕集；為了進(jìn)一步提高聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)電效率，趙洪濱等[7]以焦?fàn)t煤氣為燃料，對(duì)SOFC-CCHP系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，得出系統(tǒng)在對(duì)用戶進(jìn)行制冷和供熱的同時(shí)，還能使系統(tǒng)總發(fā)電效率在60%~70%之間，并且Meng等[8]提出一種基于SOFC/GT和超臨界CO2循環(huán)的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)條件下SOFC、超臨界CO2循環(huán)和系統(tǒng)發(fā)電效率分別為49.21%、29.14%和69.26%；為了更大程度提升聯(lián)供系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換效率，王世學(xué)等[9]提出一種SOFC-CCHP系統(tǒng)以溫差發(fā)電器為中間循環(huán)回收尾氣余熱，實(shí)現(xiàn)高效水循環(huán)，使得供熱模式下一次能源利用率可高達(dá)94%，制冷工況下的一次能源利用率達(dá)到65.1%。

上述結(jié)果表明，SOFC-CCHP系統(tǒng)顯示出高效節(jié)能并擁有多種余熱利用形式來(lái)滿足用戶需求。盡管固態(tài)燃料電池耦合冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究已有較多研究，但燃料通常是一次能源，例如煤、天然氣，這會(huì)加劇能源消耗并容易使系統(tǒng)積碳[10]，而以生物質(zhì)等可再生能源為燃料與SOFC-CCHP系統(tǒng)耦合被認(rèn)為是緩解能源壓力的有效方法，生物質(zhì)氣化合成氣作為下游燃料電池的進(jìn)氣燃料具有顯著優(yōu)勢(shì)[11]；如氣化溫度與SOFC運(yùn)行溫度相匹配，不易積碳，環(huán)境友好。到目前為止，基于生物質(zhì)氣化的SOFC-CCHP系統(tǒng)集成研究較少，并且適應(yīng)生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的綜合性能（能量、?、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境）分析及關(guān)鍵參數(shù)的研究信息仍不多見。

綜上所述，本文構(gòu)建基于生物質(zhì)氣化耦合固態(tài)燃料電池的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其中燃?xì)廨啓C(jī)、有機(jī)朗肯循環(huán)、雙效吸收式制冷循環(huán)和供暖設(shè)備依次回收SOFC高溫?zé)煔猓瓜到y(tǒng)輸出更多的電量并提高系統(tǒng)的電效率和?效率，滿足用戶的冷熱電需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的熱電輸出比，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性；對(duì)系統(tǒng)的熱力學(xué)性能、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境性能進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。結(jié)果可為生物質(zhì)能與冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的集成提供一種集成方式，為將來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化提供一定指導(dǎo)。

1 系統(tǒng)流程

本文提出的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)主要包括頂部過程中的生物質(zhì)氣化器（biomass gasification，BIOG）和固體氧化物燃料電池–燃?xì)廨啓C(jī)（SOFC-GT）。余熱回收子系統(tǒng)主要由有機(jī)朗肯循環(huán)（organic Rankine cycle，ORC）、雙效溴化鋰吸收制冷子系統(tǒng)（absorption refrigeration system，ARS）、供熱子系統(tǒng)（domestic hot water，DHW）。具體工作流程如圖1所示：空氣壓縮機(jī)1和水泵分別壓縮空氣（2）和水（4）等氣化劑，然后空氣通過換熱器2預(yù)熱后進(jìn)入氣化器。生物質(zhì)（1）、蒸汽和空氣進(jìn)入氣化爐，通過氣化反應(yīng)過程產(chǎn)生氣化氣體（7）。氣化氣在分離器中被凈化，雜質(zhì)和飛灰（8）被分離出來(lái)，其余的合成氣（9）和陽(yáng)極回流煙氣（17）混合后（10）進(jìn)入重整器進(jìn)行甲烷重整反應(yīng)（methane steam reforming，MSR）和水煤氣變換反應(yīng)（water-gas shift reaction，WGSR）來(lái)增加氫氣含量，這里陽(yáng)極回流的目的是提高陽(yáng)極進(jìn)口溫度，增加水分含量，防止積碳。空氣（12）經(jīng)過空壓機(jī)2加壓隨后通過換熱器1預(yù)熱進(jìn)入SOFC陰極（14），重整提質(zhì)后的合成氣作為陽(yáng)極燃?xì)猓?1）進(jìn)入SOFC陽(yáng)極。混合氣體在SOFC中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，為系統(tǒng)產(chǎn)生大量直流電（35），直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電（36）。陽(yáng)極部分煙氣（18）和陰極煙氣（16）進(jìn)入燃燒室以充分燃燒未被SOFC充分利用的燃?xì)狻Ｈ紵业膹U熱（19）驅(qū)動(dòng)GT進(jìn)行額外發(fā)電（37）。GT的煙氣余熱（20）依次通過換熱器1和換熱器2預(yù)熱陰極空氣和氣化劑-水。ORC發(fā)電系統(tǒng)通過蒸發(fā)器吸收煙氣熱量（22），使有機(jī)介質(zhì)達(dá)到發(fā)電設(shè)備指定的發(fā)電溫度進(jìn)行發(fā)電（38）。ARS制冷系統(tǒng)由高壓發(fā)生器驅(qū)動(dòng)來(lái)吸收ORC排出的煙氣余熱（23），并在蒸發(fā)器中為用戶提供冷凍水（28/29）；因?yàn)樵诶淠骱臀掌鞣懦鰺崃浚虼送ㄟ^冷卻塔中的冷卻水（32/33）吸收多余熱量，防止制冷系統(tǒng)過熱。DHW供熱系統(tǒng)通過換熱器3吸收煙氣低溫余熱（24）加熱自來(lái)水（30）為用戶產(chǎn)生生活熱水（31）。

2 數(shù)學(xué)建模

2.1 模型假設(shè)

為了方便計(jì)算與模擬，做出以下假設(shè)[12-13]：1）空氣的成分由79%N2和21%O2組成；2）熱力學(xué)平衡條件下所有氣體都是穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行系統(tǒng)模擬的理想氣體；3）不考慮部件對(duì)環(huán)境的熱量損失及管路的壓力損失；4）氣化反應(yīng)不考慮焦油的生成；5）SOFC未利用的燃?xì)庠谌紵页浞盅趸茫?）燃料電池為平板式，并且是內(nèi)部溫度和壓力均勻的零維模型；7）不考慮CO的電化學(xué)反應(yīng)，CO通過置換反應(yīng)生成H2參加電化學(xué)反應(yīng)；8）ORC工質(zhì)為R123。

2.2 生物質(zhì)氣化器

采用稻草為生物質(zhì)燃料，其元素分析和工業(yè)分析如表1所示。使用Aspen Plus軟件對(duì)氣化流程進(jìn)行模擬，建立的下吸式氣化爐模型包括4個(gè)物理過程：預(yù)干燥、熱解、氣化和合成氣凈化。氣化是預(yù)測(cè)合成氣成分的關(guān)鍵過程，它涉及各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，如表2所示。

2.3 燃料電池–燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)

合成氣在重整器中進(jìn)行預(yù)重整，用吉布斯反應(yīng)器模擬，僅依靠回流尾氣和氣化器高溫出口合成氣提供熱量，主要發(fā)生MRS和WGR反應(yīng)；水碳比是SOFC發(fā)電系統(tǒng)重要的參數(shù)，定義為陽(yáng)極回流的煙氣中水蒸汽與合成氣燃料中碳原子的摩爾流量之比。陽(yáng)極支撐型平板式SOFC是現(xiàn)在主流的SOFC形式，并且已取得商業(yè)化進(jìn)展，因此本文采用文獻(xiàn)[15]建立的電化學(xué)模型，SOFC陽(yáng)極用Aspen Plus中的吉布斯反應(yīng)器模擬，絕熱運(yùn)行；陰極用分離器模塊模擬，代表透過電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的O2的分離過程，電化學(xué)反應(yīng)表示為

2.4 余熱回收系統(tǒng)

2.4.1 有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電

有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)選取R123為有機(jī)工質(zhì)，R123作為高溫工質(zhì)其臨界溫度為183.68℃，有機(jī)工質(zhì)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不易出現(xiàn)熱解問題；同時(shí)SOFC-GT出口高溫余熱溫匹配較高，發(fā)電性能較好。蒸發(fā)器和冷凝器的能量守恒方程為：

2.4.2 雙效吸收式制冷

雙效吸收式制冷機(jī)組的性能系數(shù)（coefficient of performance，COP）一般高于單效機(jī)組，并且其驅(qū)動(dòng)熱源溫度較高，與ORC排煙溫度相匹配。選取溴化鋰溶液作為工作介質(zhì)，其質(zhì)量、溶質(zhì)和能量守恒方程分別表示為：

　　2.4.3供暖系統(tǒng)

　　供暖系統(tǒng)由換熱器組成，其原理是利用低溫余熱為用戶提供生活熱水，方程表示為

2.5 模型驗(yàn)證

本文數(shù)學(xué)模型均采用AspenPlus軟件進(jìn)行建立，生物質(zhì)氣化器和燃料電池為系統(tǒng)核心部件，因此對(duì)其模型的準(zhǔn)確性研究至關(guān)重要。根據(jù)驗(yàn)證文獻(xiàn)中的條件，對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，其驗(yàn)證結(jié)果如下：1）生物質(zhì)氣化器模型與文獻(xiàn)[17]的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。如表3所示，其預(yù)測(cè)的合成氣組成成分的均方根誤差為1.66，模擬與實(shí)驗(yàn)的偏移程度較小，在可接受的范圍內(nèi)；2）燃料電池的電化學(xué)模型與文獻(xiàn)[16]進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，其伏安特性曲線與功率密度曲線的驗(yàn)證如圖2所示。可以看出，模擬值和文獻(xiàn)值吻合度較高，可以用于系統(tǒng)的發(fā)電性能分析；3）表4和5給出了ORC和ARS系統(tǒng)的模型驗(yàn)證結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)與文獻(xiàn)相比，ORC的發(fā)電效率和ARS的性能參數(shù)的相對(duì)誤差均在5%以內(nèi)。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1 熱力學(xué)分析評(píng)價(jià)指標(biāo)

 在進(jìn)行熱力學(xué)評(píng)價(jià)之前，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行?平衡分析，在能量轉(zhuǎn)換過程每個(gè)部件都會(huì)有?損失，其?平衡關(guān)系、?效率和?損率可表示為：

3.2 經(jīng)濟(jì)環(huán)境分析評(píng)價(jià)指標(biāo)

 聯(lián)供系統(tǒng)的總成本率主要由燃料成本率、碳排放成本率和系統(tǒng)投資成本率組成：

4、結(jié)果與討論

 4.1 設(shè)計(jì)工況性能分析

 表6為系統(tǒng)部件的主要設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，其中計(jì)算電化學(xué)輸出電壓的SOFC結(jié)構(gòu)參數(shù)可參考文獻(xiàn)[16]；表7為設(shè)計(jì)工況下熱力性能關(guān)鍵性能指標(biāo)計(jì)算結(jié)果，可以得到聯(lián)供系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下能滿足用戶的電、冷和熱負(fù)荷分別是1109.78、186、74.1kW，系統(tǒng)發(fā)電效率、一次能源利用率、?效率分別為55.53%、68.54%、51.84%。采用ORC作為余熱回收的發(fā)電裝置，聯(lián)供系統(tǒng)與SOFC-GT發(fā)電系統(tǒng)相比，其發(fā)電效率增加了1.6%；與生物質(zhì)氣化燃料電池一體化發(fā)電系統(tǒng)相比，其一次能源利用率增加了14.65%。表8為系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境參數(shù)和分析結(jié)果，可以看出系統(tǒng)總成本率為88.24$/h，其中組件成本占比65.13%；系統(tǒng)單位發(fā)電成本、CO2排放率和一次能源節(jié)約率分別為0.08$/（kW·h）、0.4944kg/（kW·h）和42.7%，可見系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境性能較好。

為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行?分析，圖3為系統(tǒng)?流的桑基圖，圖4為部件與子系統(tǒng)的?效率和?損率。由圖可知，系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換大部分為電力，因此系統(tǒng)的?效率較高為51.6%；氣化器和燃料電池–燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)?損失較大，為298.77和311.37kW，其次是換熱器1，為138.68kW；主要是由于氣化反應(yīng)、電化學(xué)和燃燒反應(yīng)導(dǎo)致的不可逆損失較大，其次是換熱器1的大溫差換熱；據(jù)此通過全面?分析，可以優(yōu)化?損失較大的部件參數(shù)提高系統(tǒng)潛力。

設(shè)計(jì)工況下SOFC伏安特性曲線與功率密度曲線如圖5所示，SOFC輸出電壓隨著電流密度的增加而降低；活化損失較其他損失增加趨勢(shì)明顯；功率密度的變化與電流密度呈正相關(guān)，在1A/c㎡時(shí)，功率密度達(dá)到最大值，為0.523W/c㎡。

4.2 參數(shù)研究

4.2.1 氣化參數(shù)

圖6給出了生物質(zhì)流量對(duì)系統(tǒng)輸出和性能的影響，結(jié)果表明生物質(zhì)質(zhì)量流對(duì)能量輸出有積極影響但對(duì)性能有負(fù)面影響。當(dāng)流量從100kg/h變化到900kg/h時(shí)，系統(tǒng)輸出能量從307.75kW增加到2459.11kW，而系統(tǒng)一次能源利用率和?效率降低了11.85%和14.26%。因?yàn)镾OFC燃料利用率固定，更多合成氣被氧化燃燒，增加了排氣溫度。底部循環(huán)利用更多的廢熱產(chǎn)生更多的電、冷和熱，增加了能量輸出，而輸出能量沒有生物質(zhì)能量輸入增加明顯，致使系統(tǒng)效率明顯降低。增加生物質(zhì)流量是提高能量輸出的有效方法，但其效率降低，可以通過改變氣化器和SOFC的容量來(lái)匹配運(yùn)行參數(shù)提高系統(tǒng)效率，可以避免能源消耗。蒸汽生物質(zhì)比對(duì)系統(tǒng)熱力性能影響如圖7所示。隨著蒸汽生物質(zhì)比從0.1增加到0.9，系統(tǒng)制冷量和制熱量不斷增加；系統(tǒng)電能輸出略微升高，到達(dá)0.6時(shí)開始降低，其影響不大，SOFC電量增加了4.62%，但ORC輸出電能明顯減少了87.73%，這是因?yàn)殡S著水流量的增加，提高了換熱器2的換熱量，導(dǎo)致煙氣進(jìn)入ORC系統(tǒng)的溫度降低，ORC輸出電能減少。系統(tǒng)的電效率和?效率在蒸汽生物質(zhì)比在0.4~0.6之間時(shí)達(dá)到高峰，最高分別為55.47%和51.79%。

圖8給出了空氣當(dāng)量比對(duì)系統(tǒng)熱力性能影響。在空氣當(dāng)量比在0.1增加到0.2時(shí)，系統(tǒng)輸出能量和效率性能提升明顯，其中輸出電量和凈電量增加了7.43%和7.1%，一次能源利用率和?效率增加了7.6%和7.13%。這是因?yàn)檠鯕馀c生物質(zhì)熱解氣反應(yīng)完全，促進(jìn)氣化反應(yīng)的正向進(jìn)行。當(dāng)空氣當(dāng)量比大于0.2時(shí)，過量的氧化劑降低了合成氣有效氣體的體積分?jǐn)?shù)，使得SOFC輸出電能降低，但是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電量一直增加，系統(tǒng)總輸出電能和系統(tǒng)效率逐漸下降。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)制冷量和制熱量對(duì)空氣當(dāng)量比的變化不靈敏。

氣化參數(shù)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境性能影響如圖9所示。空氣當(dāng)量比從0.1增加到0.4時(shí)，系統(tǒng)的一次能源節(jié)約率減少了33.87%，CO2排放率增加了29.95%，可見增加的空氣當(dāng)量比可以使系統(tǒng)熱力性能提高，但經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益變差。增加蒸汽生物質(zhì)比能增加系統(tǒng)的一次能源節(jié)約率，同時(shí)在一定程度上降低CO2排放，其中在蒸汽生物質(zhì)比為0.6時(shí)，一次能源節(jié)約率達(dá)到最高值為42.7%，同時(shí)其CO2排放率較低，為0.493kg/（kW·h）。

4.2.2 燃料電池參數(shù)

圖10顯示了水碳比對(duì)SOFC電壓和系統(tǒng)性能的影響。水碳比從0.5增加到2.5，SOFC輸出電壓從0.83V降低到0.793V，SOFC輸出電量和電壓趨勢(shì)相同，從916.84kW降低到874.9kW；水碳比增加使系統(tǒng)的電效率、一次能源利用率和?效率均降低，但其變化趨勢(shì)較小，變化范圍小于4%。這是由于增加水碳比，雖然可以增加陽(yáng)極入口溫度，但是降低了進(jìn)入SOFC的合成氣的氫氣分壓力及體相摩爾分率，增加了水的分壓力，使得電池電壓降低，系統(tǒng)發(fā)電量減少，效率小幅降低，因此認(rèn)為水碳比對(duì)系統(tǒng)效率影響性能較小。

燃料利用率對(duì)系統(tǒng)能量輸出的影響如圖11所示。圖12給出了燃料利用率對(duì)SOFC電壓和系統(tǒng)性能的影響。可以看出，燃料利用率從0.65增加到0.9，SOFC輸出電壓降低了7.08%，但是電流密度升高了38.46%，SOFC輸出電能增加，導(dǎo)致未完全利用的燃?xì)鉁p少，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度降低，增加SOFC燃料利用率的同時(shí)提高了陰極空氣的流量，增加了換熱器1的換熱，因此ORC產(chǎn)電量減少了84.54%，但系統(tǒng)輸出電能增加了10.01%；由于煙氣流量的增加，提供給ARS和DHW的余熱增加，因此系統(tǒng)制冷量和產(chǎn)熱量分別增加了24%和24.3%。因此，可以得到燃料利用率的增加對(duì)系統(tǒng)的電效率和?效率有積極影響。

圖13表示燃料電池參數(shù)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境性能影響。隨著水碳比增加從1到2.25，系統(tǒng)的一次能源節(jié)約率降低了2.89%，同時(shí)CO2排放率增加1.85%，可見增加水碳比對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益有負(fù)面影響，但影響程度不大。SOFC燃料利用率從0.65增加到0.9，系統(tǒng)的一次能源節(jié)約率增加15.75%，同時(shí)CO2排放率降低了11.1%，因此提高燃料利用率不僅促進(jìn)系統(tǒng)熱力性能，還會(huì)使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境性能變好。

5 結(jié)論

本文對(duì)生物質(zhì)氣化耦合固態(tài)燃料電池的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行了集成設(shè)計(jì)，系統(tǒng)部件進(jìn)行了建模及驗(yàn)證，提出了熱力學(xué)、經(jīng)濟(jì)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，探究了氣化參數(shù)以及燃料電池參數(shù)對(duì)系統(tǒng)綜合性能的影響。結(jié)合以上研究?jī)?nèi)容，主要結(jié)論如下：

1） 在設(shè)計(jì)工況下，引入ORC發(fā)電系統(tǒng)的聯(lián)供系統(tǒng)與SOFC-GT發(fā)電系統(tǒng)相比，其發(fā)電效率增加了1.6%。聯(lián)供系統(tǒng)具有較高的發(fā)電效率和?效率，分別為55.53%、51.84%，同時(shí)有較低的發(fā)電成本與CO2排放。

2） 由于氣化反應(yīng)與電化學(xué)反應(yīng)造成的不可逆損失，氣化器和燃料電池–燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)?損率占比較大，分別占比28.6%和29.9%。

3） 研究系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)對(duì)系統(tǒng)綜合性能影響可知，蒸汽生物質(zhì)比在0.4~0.6之間和空氣當(dāng)量比在0.2的運(yùn)行參數(shù)下熱力性能較好，水碳比的變化對(duì)燃料電池輸出電壓有負(fù)面影響但對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)影響較小。