【목적】 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템의 에너지 이용 효율과 종합 성능을 향상시키고, 기존 시스템의 낮은 열 효율 및 (열용) 효율 문제를 해결하기 위해 고체산화물 연료전지(SOFC)와 리튬브로마이드 흡수식 열펌프를 결합한 신형 열병합 발전 시스템을 제안하였다. 【방법】 우선 시스템의 열역학적 및 경제성 분석 모델을 구축하였다. 본 시스템은 SOFC를 이용한 산소 농축 연소를 수행하며, 발생한 고온 배기가스를 순차적으로 공기 예열, 메탄 예열, 물 예열 및 증기 생성에 활용하고, 생성된 증기로 리튬브로마이드 흡수식 열펌프를 구동하여 난방을 실현한다; 이후 매개변수 민감도 분석 방법을 사용하여 시스템 성능에 영향을 미치는 수탄소비, SOFC 작동 온도 및 연료 이용률 3가지 핵심 변수를 연구하였다. 【결과】 연구 결과 수탄소비 증가에 따라 SOFC 발전 효율과 시스템 열 효율은 감소하는 반면, 열펌프 성능 계수(COP)는 약 1.72로 안정적이다; 작동 온도 상승에 따라 발전 효율과 시스템 열 효율이 모두 크게 향상된다; 연료 이용률 증대에 따라 발전 효율은 증가하지만 시스템 열 효율은 다소 감소한다. 최적 조건인 수탄소비 2, 작동 온도 1,000℃, 연료 이용률 0.85에서 시스템 발전 효율은 52%, (열용) 효율은 56.6%, 열 효율은 100.54%에 달한다. 기준 시스템과 비교 시, 시스템 열 효율은 20% 향상되었으며, (열용) 효율은 2.6% 증가하였고, 유효평준화에너지 비용은 0.1026달러/(kW·h), 투자 회수 기간은 8년이다. 【결론】 본 결합 시스템은 에너지 단계적 이용 모드를 최적화하여 에너지 이용 효율과 종합 성능을 크게 향상시켰으며, 경제성 및 공학적 적용 가능성을 갖춘다. 연구에서 밝혀진 핵심 변수 영향 메커니즘은 시스템 최적 설계 및 운전 제어에 이론적 근거를 제공한다.

고체산화물 연료전지; 리튬브로마이드 흡수식 열펌프; 열병합 발전; 에너지 효율 평가; 동적 투자 회수 기간