文献综述（或调研报告）：
传统化石燃料的使用带来了包括能源短缺和环境污染等世界性难题。针对这一问题的解决方法无非两种，一是更有效的利用化石能源，二是寻找可以替代化石能源的清洁能源。针对前者，煤的清洁燃烧、污染物的有效处理是燃煤电站采取的主要方式，同时燃料电池的使用也为我们提供了新的思路；就后者来说，包括风能、太阳能在内的一系列可再生能源已经出现在了公众的视线中。
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效低污染的新型能源，高温固体氧化物燃料电池的工作温度高(800-1000℃)，可以与传统的燃气轮机、蒸汽轮机组成联合循环，提高能量利用率，有非常好的发展前景，已日益受到国内外研究机构的重。与传统的采用燃料燃烧产生热能和动能，然后再产生电能的方式不同。燃料电池的能量转化过程不需要燃烧也没有转动机械，所以其效率不必遵循卡诺循环的极限效率，同时噪音很小、污染物排放少，没有了传统电厂必须建在市郊的位置限制、也可以减少电力损耗和热损。另外分散式燃料电池发电设备可以提供大型公用设施，如机场、学校等场所的日常用电和供热制冷，其灵活、占地面积小、噪音小等优点可以完美解决此类场所的供电问题。
以采用天然气和空气的固体氧化物电池为例，其主体过程是采用内部重整使甲烷反应成电池所需的氢气，并利用燃气轮机来有效利用其高温排气。燃料和空气经过压缩，燃料与水蒸气混合后重整产氢，空气中的氧被还原，形成完整化学反应，以此形成回路，产生电。从燃料电池出来的阳极气体，包括甲烷、氢气、一氧化碳等与阴极气体一同被送人后燃室进行完全燃烧，提高气体温度。燃尽的气体进人燃气轮机继续做功，所做的功一部分用来提供压缩机所需的电功，剩余部分发电，与燃料电池所发的电能共同构成系统发电量。燃气轮机排气除了加热燃料、空气和水，使其达到一定的温度外，还可以产生热水或蒸汽外供，进一步利用余热，提高能量利用率。优化后的系统发电效率可以达到68%，整个系统的能量利用率接近81%，充分表现出了SOFC联合发电的优。
众所周知，我国电力生产主要来源是煤炭的燃烧，做为一个煤炭大国，截止到2015年11月份，煤电仍旧占据我国电力生产总量的62%。但是我们也清醒的认识到，能源结构的转变虽步履维艰，但刻不容缓。作为应用最为成熟的再生能源发电技术，截止2015年11月，风电装机量已达到1.1亿千瓦，成为最主要的发电方式之一。同时，太阳能发电量也提前完成了“十二五”规划的要求。
同我们较为熟知的光伏发电不同，太阳能热发电是以光学聚焦的方式将太阳辐射能转换为高温热能，再通过热传递加热水产生蒸汽驱动汽轮发电机组发电。根据国际能源署2010年发布的2050聚光类太阳能热发电路线图报告预计,至2050年太阳能热发电的发电量可能占全球总发电量的11%。与光伏电池相比,太阳能热发电技术具有设备前端制造污染小、易大规模化、可提供电力和供热、储热以及可延长发电时间、对电网冲击小等优点,是一种重要的可再生能源发电技。太阳能热发电技术目前主要有槽式、菲涅尔式、塔式以及碟式等主要技术形式。传热介质往往采用导热油或者熔融盐。
在太阳能热发电技术中，可建设独立太阳能热发电站和混合太阳能热发电站。相比前者，后者的投资较低，常规热发电可稳定太阳能热发电系统，延长运行时间，充分利用太阳能资源,技术开发的风险较。以塔式太阳能集热系统为例，其太阳能集热系统与燃气-蒸汽联合循环系统的结合在燃气轮机侧，大致工作过程为太阳能塔式镜场收集太阳能加热空气进行燃气轮机测循环，工作后的燃料在余热锅炉燃烧，产生蒸汽推动蒸汽轮机做功。另一种典型方式是通过太阳能加热水变为蒸汽，然后利用燃气轮机发电产生的燃料进行燃烧，加热蒸汽进行蒸汽循环二次发电，以上两种方式都能充分发挥各部分的特点，最大限度的利用太阳能发电，同时保证连续运行。目前，全世界范围内有一批大功率、高效率的ISCC机组，例如埃及Kuraymat太阳能-燃机混合发电项目，该项目位于开罗的Kuraymat地区。总投资约1.5亿欧元。其中，天然气发电容量为104MW，太阳发电22MW，采用槽式太阳能集热技术，其中包括2000个太阳能集热单元,反射镜面积约130000㎡；位于摩洛哥的ISCC电站项目，,总装机250MW、太阳能额定负荷20MW，最大负荷30MW，总占地1600000㎡，太阳能集热镜场面积180000㎡，共224套集热器，介质为导热油，入口油温295℃ ，出口油温393℃。在环境温度15℃ 条件下，燃气轮机出力125MW，蒸汽轮机出力110MW(带太阳能发电)和78MW(不带太阳能发电)。1年接受太阳能辐射量230GWh,实际利用75GWh,利用率32.6%，类似的还有位于阿尔及利亚的150MWISCC项目、位于美国佛罗里达州的Martin混合电站和位于澳大利亚的CSIRO太阳能-空气透平联合电站。值得一提的是，我国近些年也建设了一批太阳能联合循环示范电站，国内首座太阳能塔式热发电试验基地位于南京市江宁开发区,占地约26700㎡,投资500万元。该电站于2005年10月29日试发电成功，装机规模约70kW。
在以上两种清洁发电方式的基础上，我将在老师的指导下，尝试将燃料电池模块加入已有的太阳能燃气轮机联合循环系统中，综合三者的优点，以太阳能和燃料电池发电为主，燃气作为调峰和太阳能不足时的辅助进行发电。
参考文献：
[1] 卢立宁，李素芬等.固体氧化物燃料电池与燃气轮机联合发电系统模拟研究. 热能动力工程，2004.4:1-2
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