基于PEMFC空气源热泵的冷热电联供系统动态性能分析

doi:10.20250112

综合智慧能源

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基于PEMFC空气源热泵的冷热电联供系统动态性能分析

石沁东, 张力, 徐青, 傅畅畅, 张襄勤, 陈曦

湖南理工学院机械工程学院, 湖南 414006 中国
湖南理工学院能源与电气工程学院, 湖南 414006 中国
国网湖南省电力有限公司岳阳供电分公司国网湖南省电力有限公司岳阳供电分公司, 湖南 414006 中国

收稿日期:2025-06-19 修回日期:2025-10-10
基金资助:
国家自然科学基金面上项目(52076072)

基于PEMFC空气源热泵的冷热电联供系统动态性能分析

School of Mechanical Engineering, Hunan Institute of Science and Technology 414006, China
School of Energy and Electrical Engineering, Hunan Institute of Science and Technology 414006, China
State Grid Hunan Yueyang County Electric Power Supply Company, State Grid Hunan Yueyang County Electric Power Supply Company 414006, China

Received:2025-06-19 Revised:2025-10-10
Supported by:
国家自然科学基金面上项目(52076072)

摘要/Abstract

摘要： 质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种将氢气燃料化学能转化为电能的电化学能量转换装置，具有高能效、低排放、低噪音等的优点。空气源压缩式热泵（ASHP）是一种通过少量电驱动，将热从低品位的能转换成高品位能的装置，能根据季节不同为建筑提供制冷和供暖和满足生活用水。基于燃料电池空气源热泵的冷热电联供系统以燃料电池电堆和空气源热泵作为双能量驱动单元，通过热泵技术，将燃料电池发电过程中产生的余热进行进一步利用，为建筑用户同时提供电力、热源和冷源，实现冷热电联供系统的能源高效利用。结果表明，空气源热泵能够提升质子交换膜燃料电池系统的工作性能，系统能效达150%，空气源热泵子系统的性能系数（COP）范围在2到4之间，质子交换膜燃料电池净发电效率达40%，PEMFC-ASHP的整体㶲效率达44.46%。

关键词: 混合系统, 质子交换膜燃料电池, 空气源热泵, 余热利用, 㶲效率

Abstract: 质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种将氢气燃料化学能转化为电能的电化学能量转换装置，具有高能效、低排放、低噪音等的优点。空气源压缩式热泵（ASHP）是一种通过少量电驱动，将热从低品位的能转换成高品位能的装置，能根据季节不同为建筑提供制冷和供暖和满足生活用水。基于燃料电池空气源热泵的冷热电联供系统以燃料电池电堆和空气源热泵作为双能量驱动单元，通过热泵技术，将燃料电池发电过程中产生的余热进行进一步利用，为建筑用户同时提供电力、热源和冷源，实现冷热电联供系统的能源高效利用。结果表明，空气源热泵能够提升质子交换膜燃料电池系统的工作性能，系统能效达150%，空气源热泵子系统的性能系数（COP）范围在2到4之间，质子交换膜燃料电池净发电效率达40%，PEMFC-ASHP的整体㶲效率达44.46%。

Key words: 混合系统, 质子交换膜燃料电池, 空气源热泵, 余热利用, 㶲效率

石沁东, 张力, 徐青, 傅畅畅, 张襄勤, 陈曦. 基于PEMFC空气源热泵的冷热电联供系统动态性能分析[J].

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