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基于氨燃料质子陶瓷燃料电池、微型燃气轮机和气隙膜蒸馏的电-热-淡水三联产系统的4E性能分析与多目标优化
4E performance analysis and multi-objective optimization of a power-heat-freshwater trigeneration system based on ammonia-fed protonic ceramic fuel cell, micro gas turbine, and air gap membrane distillation
Huichao Zhu · Pan Zhao · Zhaochun Shi · Weihan Xu 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.336
摘要 为应对全球对清洁能源和淡水日益增长的需求，特别是在岛屿和沿海地区，提出了一种创新性的电-热-淡水三联产系统，该系统集成了氨燃料质子陶瓷燃料电池（NH₃-PCFC）、燃气轮机（GT）和气隙膜蒸馏（AGMD）。基于热力学、电化学、经济学及环境科学理论，建立了全面的4E（能量、㶲、经济、环境）数学分析模型，推导出多种性能评价指标，并量化了各组件中的不可逆损失。评估了系统的可靠性、可行性与竞争力，并对不同子系统、组件及运行模式的性能进行了比较。针对七个关键参数，开展了局部敏感性分析、全局输入-输出...
解读: 该氨燃料三联供系统的4E优化方法对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。其多目标遗传算法优化策略可应用于PowerTitan储能系统的能量管理,通过调节充放电电流密度、温度等参数实现能效与成本的帕累托最优。系统45.78%的火用效率和94.69%的综合能效为ST系列PCS的热管理优化提供参考。特别是其敏...