基于多孔介质燃烧器的热光伏系统试验研究

热光伏发电是光伏电池将高温辐射释放的光子直接转换为电能的技术,具有对多种燃料的适应性、无运动部件、高功率密度等优点而备受关注。采用液化石油气为燃料,针对美国JX Crystals公司生产的GaSb电池,设计了基于多孔介质燃烧器的热光伏发电系统。研究了不同燃料量和空气流量的条件下,热光伏系统中碳化硅多孔介质燃烧器的温度分布规律和电池运行温度变化规律。分析不同燃烧工况下,电池开路电压和短路电流的变化规律,并总结了电池最大输出功率的特点。试验结果表明,随着燃料量的增加,燃烧器的外壁温度和电池运行温度都有所提高,过量空气过多会降低燃烧器温度;电池的短路电流随着燃烧器温度的提高而增加,开路电压随着电池运行温度的降低而略有提高。     

锂离子电池储能舱风冷散热数值模拟与优化

为优化锂离子电池舱风冷散热系统,基于实际电池舱仿真模型,文中设计了电池舱风冷散热优化方案。由于锂离子电池在运行时存在热失控风险,极端情况下甚至引起电池舱起火或爆炸等安全事故。有效的电池舱风冷散热系统可以抑制电池热量的积累和扩散,然而现有的电池舱风冷系统结构简单,散热效率低。文中提出在电池舱安装导流板改变舱内温度场和流场,达到优化散热系统的目的。结果表明,在环境温度25℃、4m/s风速的条件下,对1C充电的电池舱进行风冷散热。增设一块导流板可以使电池舱内的平均温度降低2.9℃,最高温度降低4.5℃;增设两块导流板可以使电池舱内的平均温度降低5.5℃,最高温度降低8.6℃。合理的导流板布置可以优化电池舱的风冷散热系统,提高散热效率,增加电池舱运行的安全性。     

风冷质子交换膜燃料电池的运行特性

风冷电堆简化了常规电池电堆的冷却和供气系统,使其便携性能得到了极大的提高.通过组装19片风冷燃料电池堆,研究了不同的风量、运行温度以及阳极尾气排放方式等对电池性能影响.结果表明:风冷电堆运行风量过大或温度过高会导致膜失水而降低电池的性能,同时阳极尾气采用脉冲排放时能提高电池性能并降低燃料的消耗量.     

基于RTDS的大型光伏并网发电系统仿真研究

研究了大型光伏并网发电系统的结构和控制原理,确立了光伏电池、逆变器和控制系统的数学模型,采用的最大功率跟踪控制原理可以准确跟踪系统的最大功率输出。在RTDS数字仿真装置上搭建内蒙古某5 MW光伏并网发电系统的模型。通过所建系统的仿真模型,分析了光照强度和温度变化对系统传输功率的影响,并验证了仿真模型的正确性以及工程仿真分析的可用性,仿真结果表明搭建的模型可以准确仿真并网光伏发电系统的稳态运行。     

一种光伏电池最大输出功率的预测方法

光伏电池输出功率受温度和光强影响,且影响程度具有非线性特征。采用建立二维表的方式来预测光伏电池最大输出功率。该方法将预测功率转化为预测温度和光强,并根据温度和光强预测结果查表得到光伏电池最大输出功率。算例表明,文中所提出的方法能够较为准确地预测光伏电池最大输出功率。     

基于直线近似和扰动观察的MPPT算法研究

针对光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)问题,基于光伏电池的等效电路,分别建立最大功率点电压与光伏电池温度和日照强度之间的近似直线模型,提出一种直线近似法和扰动观察法相结合的新型MPPT算法。该算法通过采集的光伏电池温度和日照强度确定近似直线模型的最大功率点电压,进而使光伏电池调整到最大功率点附近,再通过小步长的扰动观察法精确跟踪到光伏电池的最大功率点。仿真测试结果验证了该算法能准确估算最大功率点电压,并能快速、高效地跟踪到光伏电池最大功率点。     

基于PSCAD的光伏电站仿真与分析

在分析光伏发电原理与光伏电池数学模型的基础上,对由若干光伏阵列组成的大型光伏电站进行PSCAD仿真建模,并分析其运行特性。采用恒电压跟踪方法并利用不同温度下的测量制表值共同实现大规模光伏阵列的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT),并设计了相应的并网逆变器控制策略。最后,对大型光伏电站在正常运行以及站内/外发生三相短路故障的情况进行仿真分析。     

一种可靠的光伏组件主参数估算方法

为提高光伏系统仿真模型的精确性,提出了基于实际工作条件下的光伏组件主参数估算方法。该方法根据光伏组件实际运行环境中的光照和温度,利用光伏电池工作原理对其主参数进行估算。用该方法对一块型号为“QSM125—160X”的单晶硅光伏组件进行主参数估算,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真建模,将其模型输出值与实验测量值进行对比。对比结果表明,在不同光照和温度下,用该估算方法得到的主参数建立的光伏模型,其模型输出值与实验测量值能很好地吻合,短路电流和最大功率点电流误差极小可以忽略不计,开路电压和最大功率点电压误差分别为1.28%和1.17%。     

中压水冷变频器在海洋平台的设计应用

正海洋平台变频器因其容量较小、电压等级较低,通常采用风冷设计。中压大功率变频器发热量大,采用风冷设计,存在尺寸大、散热效率低及运行噪声高等问题。分析了水冷变频器的优势,介绍了水冷变频器在海洋平台的设计应用。在影响变频器性能的众多因素中,散热设计是极其重要的。如果变频器散热设计不好,二极管、IGBT等功率元器件温度升高,超过所允许的工作温度,变频器的性能就会受到影响,严重时还会造成变频器报警、停机,甚至损坏。     

户外在线监测装置电源系统的设计及实现

为了解决户外高压绝缘子在线检测装置的电源问题,研究了此类装置电源系统的一套设计及实现方法。此系统主要由光伏阵列、蓄电池、充放电控制器构成。为降低成本及保证系统的不掉电运行,通过计算使光伏阵列功率和蓄电池容量匹配。在不同的光照和温度条件下,基于最大功率点跟踪(MPPT)的充电管理使光伏阵列始终工作在最大功率输出状态。系统还专门设计了独立的蓄电池管理子模块,依据蓄电池特性曲线对电池进行管理。配合电池管理子模块,主控制器还采用基于各子模块之上的宏观策略对蓄电池组进行管理,使其高效工作并延长其寿命。同时,由于该系统运行于野外高电压环境,有针对性的采用了抗干扰设计,其抗干扰性能已通过相关EMC测试。挂网运行结果表明,此电源系统达到了稳定高效的设计要求.     

Design of a P-&-O algorithm based MPPTcharge controller for a stand-alone200W PV system

Solar cells convert sun light into electricity, but have the major drawbacks of high initial cost, low photo-conversion efficiency and intermittency. The current-voltage characteristics of the solar cells depend on solar insolation level and temperature, which lead to the variation of the maximum power point (MPP). Herein, to improve photovoltaic (PV) system efficiency, and increase the lifetime of the battery, a microcontroller-based battery charge controller with maximum power point tracker (MPPT) is designed for harvesting the maximum power available from the PV system under given insolation and temperature conditions. Among different MPPT techniques, perturb and observe (P&O) technique gives excellent results and thus is used. This work involves the design of MPPT charge controller using DC/DC buck converter and microcontroller. A prototype MPPT charge controller is tested with a 200 W PV panel and lead acid battery. The results show that the designed MPPT controller improves the efficiency of the PV panel when compared to conventional charge controllers.     

一种数字式光伏阵列模拟系统的研究

针对模拟式光伏阵列模拟器的缺点,提了以光伏电池数学模犁为基础,由直流斩波器构成的数字式光伏阵列模拟器.该模拟器可以模拟任意太阳辐射强度、环境温度的光伏阵列1-V特性.实验结果证明该模拟器的输出特性非常接近实际情况,并且动态响应良好.     

A Hydrogen Management Method in Residential Distributed Generation Systems with Photovoltaic Cells and Hydrogen‐Storage Type Fuel Cells

Recently, renewable energy has been attracting attention as a result of global warming and the depletion of fossil fuels. Photovoltaic (PV) systems have spread rapidly around the world because they generate electric power quietly and can be installed in many places. The output power generated in a PV system fluctuates with changes in solar irradiance and panel temperature. The reverse flow of surplus power in output spikes may have a negative effect on electric power quality, such as on the frequency and voltage in a power system. A residential distributed generation (DG) system composed of a fuel cell (FC) unit, an electrolyzer (EL) unit, and a PV system has been proposed in order to resolve these problems. In order to operate this system without interruption, the hydrogen storage volume must be managed. This paper proposes a novel hydrogen management method for a residential DG system with PV cells and hydrogen‐storage type FCs. The hydrogen storage volume is maintained at the preset frequency by operating the FC unit and the EL unit. Models of the PV, FC, and EL were constructed for a simulation. In the simulation, we showed that the proposed management method is viable for a residential DG system with PV cells and hydrogen‐storage FCs.     

太阳能换热系统的机理建模及研究

研究复合抛物面聚光器(CPC)型太阳能光伏/光热联合利用(PV/T)系统中太阳能换热系统的机理建模问题,针对电池板的初始温度、光照强度以及下层流道流体流量对电池板温度的影响,分别采用分布参数法和集总参数法,根据能量守恒定律对换热系统进行机理建模,最终得到系统的传递函数。利用Matlab对所得函数进行仿真,得到系统的特性曲线,验证了所建模型的可行性和合理性。     

温度对光伏电池转换特性影响的理论及实验研究

根据光伏电池的转换特性,详细分析温度对光伏电池开路电压、短路电流、填充因子及转换效率的影响。并设计测试平台,对多晶硅光伏电池实际输出转换效率的温度特性进行了实验研究。结果表明,硅光伏电池输出开路电压随温度升高的减少率约为-2.3mV/K,理想填充因子随温度升高的减少率约为-4.5×10-4/K,短路电流随温度增加而增大,其随温度升高的增加率约为1.21mA/K。总体而言,光伏电池转换效率随温度增加而减少。同时,实验结果也证明多晶硅光伏电池实际输出效率随其温度升高的减少约为-0.22%/K,实验结果与理论分析基本一致。研究结果为光伏系统的优化设计提供了理论及实验基础。     

太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究

在考虑了光照强度和电池温度2种因素对太阳能电池技术参数和输出特性影响的基础上,采用了太阳能电池的实用化数学模型,在电力系统电磁暂态软件平台EMTP/ATP上利用MODELS语言和TACS功能搭建了太阳能电池的通用仿真模型.该模型的功能主要是通过改变短路电流,开路电压,最大功率点电流、电压等太阳能电池板的技术参数,研究不同型号太阳能电池板的伏安特性和功率特性.并针对3组不同光照强度和电池温度,对太阳能电池板的伏安特性和功率特性进行了仿真研究.研究结果表明:随着光照强度的减小,太阳能电池板的最大输出功率也减小;随着电池温度的减小,太阳能电池板的最大输出功率呈上升态势.     

独立光伏系统恒压工作模式下最优工作区的选择

独立光伏系统中,当光伏电池输出的电能超出蓄电池和负载所需时,系统会过渡到一种非常重要的工作模式,即恒压工作模式.恒压模式下,对应同一负载,光伏电池存在2个工作点,分别位于最大功率点的左侧和右侧,即光伏电池 i-u 特性曲线的电流源区和电压源区.对这2个不同工作区域内光伏系统的稳定性进行了分析,提出了相应的控制方式.首先对光伏电池进行线性化处理,推导出光伏电池的线性化等效模型,并建立了整个系统的数学建模,在频率域内对不同工作点处系统的稳定性进行了分析.结果表明,恒压工作模式下,独立光伏系统工作于光伏电池的电压源区时,具有更好的稳定性.搭建的仿真模型在时域内验证了上述分析结果的正确性     

环境因素影响下的光伏系统出力特性分析

光伏系统出力随环境变化而呈现出随机波动性对于光伏系统的并网造成了影响,因此研究光伏电站在环境因素影响下的出力特性对于提高光伏电站的运营管理水平和接入电网水平具有重要意义。通过分析光伏发电工作原理,构建了阵列工程数学模型,明确了影响系统出力的环境参数。对不同典型日下的光伏系统出力特性进行分析,并对各环境因素和光伏系统出力进行相关性分析和光伏系统的效率计算,得到环境因素对光伏系统出力影响。结论为太阳辐照度对光伏系统出力的影响最大;电池板温度对光伏系统出力的影响次之;空气湿度对光伏系统出力有影响,但可忽略。     

光伏电池精确工程模型及输出特性研究

建立准确高效的光伏电池工程数学模型是光伏发电技术及相关研究的重要基础。光伏组件传统数学模型具有较高的精度,但非线性强、涉及超越方程,求解比较困难,难以满足工程模型对复杂度与精确度兼顾的要求。针对这一问题提出一种光伏电池精确工程模型,对数学模型进行了参数简化,设计了需要参数及迭代次数较少的牛顿—拉夫逊法的参数计算方法,改进了迭代中出现的奇异矩阵。利用MATLAB对该模型进行了4种不同光伏材料和变电阻参数特性影响测试,在不同的辐照强度和环境温度条件下对光伏组件模型输出特性进行了仿真实验和分析。结果表明,所提模型具有较好的通用性和灵敏度,快速准确反映了变工况条件下光伏组件的I-U和P-U输出特性,为大型光伏发电系统的研究提供了有力的支持。