固体酸化物型燃料電池複合発電システムの最適設計

概要

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高温で動作する固体酸化物型燃料電池（SOFC）は，ガスタービンやガスエンジンと組み合わせることで，より高効率な複合発電システムを実現することできる．本研究では，SOFCとガスタービンコンバインドサイクル（GTCC）を組み合わせた100 MW級の加圧型トッピング方式の複合発電システムの物理モデルを構築し，装置に課せられた運用上の制約条件のもとで，発電効率やライフサイクルコストを最適にする設計変数，操作変数をモデルにより求めた．その結果，SOFCとGTCCを組み合わせた複合発電システムでは，すべての運用上の制約条件を満足しながら，HHV基準で70%を超える発電効率のサイクルが構築可能であることを示した．ライフサイクルコストの観点からは，SOFCのイニシャルコストがGTCCに比べて高いため，セル数を減らしてSOFCの出力比率を下げ，発電効率を67%に抑えたシステムが最適となった．さらに，システムに要求される運転パターンに応じた最適な設計変数と操作変数を，Multi-Period最適化問題として定式化することにより導出した．
社団法人　化学工学会の論文
2007-09-20