【Цель】 Для повышения эффективности использования энергии и комплексных показателей системы комбинированного производства тепла и электроэнергии был предложен новый тип системы, сочетающей твердотельный оксидный топливный элемент (SOFC) с абсорбционной тепловой помпой на основе бромида лития, для решения проблемы низкого теплового и (теплового и электроэнергетического) КПД традиционных систем. 【Метод】 Сначала была построена термодинамическая и экономическая модель анализа системы. В системе используется SOFC для обогащенного кислородом сгорания, высокотемпературные дымовые газы последовательно используются для подогрева воздуха, подогрева метана, подогрева воды и производства пара, после чего произведённый пар приводит в действие абсорбционную тепловую помпу на основе бромида лития для отопления; далее с помощью анализа чувствительности параметров было исследовано влияние трёх ключевых параметров: соотношения воды и углерода, рабочей температуры SOFC и коэффициента использования топлива на характеристики системы. 【Результаты】 Исследование показало: с увеличением соотношения воды и углерода эффективность генерации SOFC и общая тепловая эффективность системы снижаются, при этом коэффициент производительности тепловой помпы (COP) стабильно около 1.72; с ростом рабочей температуры эффективность выработки электроэнергии и тепловая эффективность системы заметно повышаются; с увеличением коэффициента использования топлива генерация электроэнергии возрастает, однако тепловая эффективность системы снижается. При оптимальных условиях работы: соотношение воды к углероду 2, рабочая температура 1000℃, коэффициент использования топлива 0.85, эффективность производства электроэнергии в системе достигает 52%, (тепловая и электрическая) эффективность — 56.6%, тепловая эффективность — 100.54%. По сравнению с эталонной системой тепловая эффективность системы была улучшена на 20%, (тепловая и электрическая) эффективность — на 2.6%, удельные затраты на энергию составили 0.1026 доллара США/(кВт·ч), динамический срок окупаемости инвестиций — 8 лет. 【Вывод】 Данная комбинированная система существенно повышает эффективность использования энергии и комплексные показатели за счёт оптимизации схемы каскадного использования энергии, обладает хорошей экономической эффективностью и потенциалом для инженерного применения. Механизм влияния ключевых параметров, выявленный в исследовании, может служить теоретической основой для оптимизации проектирования и регулирования работы системы.

Твердотельный оксидный топливный элемент; абсорбционная тепловая помпа на основе бромида лития; комбинированное производство тепла и электроэнергии; оценка энергоэффективности; динамический срок окупаемости инвестиций