Techno-economic analysis of hydrogen energy for renewable energy power smoothing

With the increasing proportion of renewable energy (mainly wind power and photovoltaic) connected to the grid, the fluctuation of renewable energy power brings great challenges to the safe and reliable operation of power grid. As a clean, low-carbon secondary energy, hydrogen energy is applied in renewable energy (mainly wind power and photovoltaic) grid-connected power smoothing, which opens up a new way of coupling hydrogen storage energy with renewable energy. This paper focuses on the optimization of capacity of electrolyzers and fuel cells and the analysis of system economy in the process of power output smoothing of wind/photovoltaic coupled hydrogen energy grid-connected system. Based on the complementary characteristics of particle swarm optimization (PSO) and chemical reaction optimization algorithm (CROA), a particle swarm optimization-chemical reaction optimization algorithm (PSO-CROA) are proposed. Aiming at maximizing system profit, the capacity of electrolyzers and fuel cells are constrained by wind power fluctuation, and considering environmental benefits, government subsidies and time value of funds, the objective function and its constraints are established. According to the simulation analysis, by comparing the calculated results with PSO and CROA, it shows that PSO-CROA effectively evaluates the economy of the system, and optimizes the optimal capacity of the electrolyzers and fuel cells. The conclusion of this paper is of great significance for the application of hydrogen energy storage in the evaluation of power smoothness and economy of renewable energy grid connection and the calculation of economic allocation of hydrogen energy storage capacity.     

光学球罩数控抛光工艺关键技术研究

光学球罩被广泛应用于各类光电系统中,其面形精度制约着光电系统的成像质量。随着数控技术的发展,数控加工技术逐渐成为目前光学加工行业的主流发展方向。基于高质量的铣磨表面,为了能够在准球心高速抛光工艺中实现等去除量加工,本文对同步抛光技术进行了理论分析及数学模型推导,并通过实验证明,同步抛光技术可以有效地提升加工效率,获得高质量的光学表面。     

非隔离并网逆变器进网电流直流分量抑制策略参数优化设计

非隔离并网逆变器存在向电网注入直流电流的风险。而现有针对该问题的虚拟电容法的控制器参数选择未兼顾进网电流控制器的稳态和动态性能。为此,提出一种比例谐振和虚拟电容(PR+C)控制器参数优化方法。首先,通过控制系统传递函数分析了虚拟电容和PR控制器之间的相互影响,并由幅值和相位裕度约束系统稳定性,初步给出参数选择范围。其次,定义了表征基波电流跟踪性能和直流抑制效果的3个指标,通过客观赋权法得到目标函数后在选择范围内进行优化参数求解。最后,通过样机实验对比不同控制参数下的控制性能,验证了优化参数的有效性。最终结果表明,所提参数优化过程简单明了,能够客观地权衡直流分量抑制效果和进网电流跟踪能力。     

绕组分段永磁直线同步电机无传感器控制

绕组分段永磁同步直线电机(WS-PMLSM)定子特殊的分段结构导致动子在跨段过程中各关键电磁参数将随动子位置改变而剧烈变化,从而将给实施无位置传感器控制带来巨大的挑战与困难。为解决这一问题,首先利用有限元分析及实验测试的方法对动子跨段过程中关键电磁参数的非线性变化规律进行分析,从而构建WS-PMLSM的精确数学模型;然后针对相邻两段定子观测反电动势信号幅值变化的规律,提出基于反馈自适应滑模观测器的段间观测反电动势同步合成法,以取得段间磁极位置的精确辨识,最终实现其在宽调速范围内全行程无传感器电流-速度双闭环运行;最后对所提算法进行仿真分析和实验测试,结果证明该方法有效可行。     

基于虚拟脉振高频注入法的永磁电机初始位置检测

对传统脉振高频注入法进行了分析,并在传统脉振高频注入法基础上,加入虚拟高频旋转坐标,对传统脉振高频注入法进行改进,提出基于虚拟脉振高频注入法的永磁同步电机位置检测方法。该方法和传统脉振高频注入法相比,不需要PI调节,工程实现简单,并且解决了传统脉振高频注入法的过零点问题。通过仿真和工程实验,验证了该方法的正确性和有效性。     

一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。     

基于氢储能的主动型永磁直驱风电机组建模与并网控制

针对风电并网功率波动性及高渗透弃风现象,采用共直流母线主动型永磁直驱风电机组结构,建立基于氢储能的永磁直驱风电机组模型,并提出变流器与功率管理协调控制策略。永磁同步发电机与电解槽、燃料电池、蓄电池组汇集直流母线,考虑电解槽需电制氢、燃料电池需氢发电等特性,利用变流器协调控制及功率管理策略,实现风电功率波动抑制、降低风电弃风比例、风电绿色并网。通过PMCAD/EMTDC仿真平台,证明了模型及其控制策略的有效性,有利于风电高渗透并网运行。     

基于LCL滤波器的并网逆变器控制策略研究

针对基于LCL滤波器的三相并网逆变系统,首先给出了三相并网逆变器的数学模型,同时分析了LCL滤波器参数设计的限制条件以及步骤,然后在分析传统电容电流反馈有源阻尼法的基础上,以进一步减少系统传感器为目的,提出了一种并网电流反馈及电网电压前馈的控制策略。最后,为了验证提出的控制策略的有效性和可行性,搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型并进行仿真,仿真结果表明:该控制策略不仅可以使系统获得高质量的并网电流,并且能减少传感器的数量,节约了系统成本。     

基于闭环锁频控制的并网逆变器孤岛检测方法

孤岛检测是分布式并网领域中研究的前沿问题之一。针对传统被动式检测方法检测盲区较大以及当前无盲区被动式检测方法控制算法复杂的问题,通过分析闭环锁频控制中实现频率跟踪的原理,研究闭环锁频控制的并网逆变器的高频阻抗特性,讨论各种孤岛情况下的负载阻抗特性,提出了一种新的被动式孤岛检测方法,该方法直接采用闭环锁频控制方法的输出频率,通过加入高频段阻抗检测防止了孤岛的发生。仿真和实验结果表明,所提出的被动式孤岛检测方法能够迅速准确地检测出逆变器断网情况,消除检测盲区,并且避免了控制算法复杂的问题。     

针对电网阻抗的大型光伏并网系统稳定性分析与提高策略

大型光伏并网系统中,一般采用多逆变器并联结构来提高总的光伏并网系统的容量。由于光伏电站的结构特点,随着并网容量的增加,电网阻抗值相对于某一个光伏发电单元而言将会被等效放大,从而导致逆变器控制策略失效且并网失败。文中在光伏并网系统开关平均模型的基础上,详细分析了电网阻抗对于逆变器输出电压和电流的影响,并针对电网阻抗导致的光伏并网系统的不稳定现象,采用虚拟阻抗思想,通过输出电流反馈,实现指令电流与输出电流的协调配合,等效消除电网阻抗对并网电压稳定性和并网电能质量的影响,从而保证系统的稳定运行。最后,通过仿真分析和试验验证了理论分析的正确性。