三相单级光伏并网系统对配电网侧负荷建模的影响

基于MATLAB/Simulink建立了三相单级光伏并网系统的动态模型,研究了其外特性,指出含有三相单级光伏并网系统的广义负荷模型结构,只需在传统的综合负荷模型结构的虚拟母线上增加一个有功随电压变化的有功功率源.待辨识参数需要增加光伏阵列的3个特性参数、与光伏阵列并联的电容器的电容值、光伏发电相对纯负荷的比例以及电压控...     

固体氧化物燃料电池建模及并网控制

建立6 kW固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的机理模型,在此基础上设计包括Boost变换器、逆变器和滤波器的SOFC发电系统。为Boost变换器设计了比例积分(proportional plus integral,PI)控制器,以保证升压变换后直流电压稳定在365 V;对逆变器采用PQ闭环控制策略,直流电经空间矢量脉冲宽度调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)后成为220 V、50 Hz的交流电;通过所设计的LC滤波电路消除谐波干扰。以Simulink为仿真工具,分别对由96个单SOFC组成的电池组、Boost变换器、逆变器的工作性能进行测试,进一步研究了SOFC发电系统接入220 V低压配电网运行的性能。仿真结果表明:所构建的SOFC发电系统能正确反映SOFC的电化学特性,系统运行稳定,动态特性好。     

含有分布式电源的广义负荷建模

随着智能电网技术的发展,配网侧将接入大量风机,传统负荷模型不能很好地描述负荷特性。以含有风电的广义负荷建模为目的,提出了含有风电的广义负荷模型结构,只需在综合负荷模型（synthetic load model,SLM）的虚拟母线上增加1台异步发电机。提出了参数辨识策略：先通过统计综合法得到聚合模型参数,然后采用总体测辨...     

包含多种分布式电源的广义负荷模型辨识与适应性研究

配网侧多种分布式电源的接入将对系统的安全性、可靠性、稳定性产生重大影响,含有多种分布式电源的广义负荷建模是一种机遇与挑战。首先在综合负荷模型（SLM）的虚拟母线上增加一台异步发电机和两个有功功率源,构造一套含有固体氧化物燃料电池（SOFC）并网系统、三相单机光伏并网系统以及恒速异步风力发电机三种分布式电源的广义负荷模型结构,并对该模型初始化。然后提出一种模型参数的辨识策略：将低灵敏度且非时变的参数固定为聚合值,对于高灵敏且时变的参数,在聚合值附近采用遗传算法进行辨识,即只辨识电动机比例、定子电抗、风力发电相对纯负荷的比例、电动机初始负载率、配电网络的电阻、电抗、光伏发电相对纯负荷比例等7个模型参数。通过对三种不同负荷水平进行仿真,获取实测数据样本并进行参数辨识和适应性分析,验证了含多种分布式电源的广义负荷模型描述能力强,泛化能力好,参数辨识结果分散性较小。     

固体氧化物燃料电池

本文综述了高温氧化物燃料电池的种类、结构、发展现状及应用前景。介绍了固体电解质、阴电极、阳电极，内联接材料的组成及制造工艺。     

基于混合pi-sigma神经网络的固体氧化物燃料电池建模

针对固体氧化物燃料电池(SOFC)建模难的现状,提出了一种基于混合pi-sigma神经网络建模的新方法.该方法通过在线修正隶属函数和结论参数,使得网络能够自主、迅速有效地收敛到要求的输入和输出关系,从而达到精确建模的目的.利用不同文献的实验数据,分别建立反应气体压力、电池温度、燃料气体组成及燃料利用率多变量的SOFC模型.应用仿真对该建模的有效性和建模精度进行了检验.最后在该混合pisigma神经网络辨识模型的基础上,分析了不同工作参数对sDFC工作性能的影响.     

固体氧化物燃料电池阳极的微观建模

为了更准确地预测和优化固体氧化物燃料电池阳极性能,建立了阳极的微观模型,其中质量传递过程采用Dusty-gas模型(DGM),模型中有考虑和不考虑压力梯度两种情况,得出了阳极中总压力、燃料组分的摩尔分数及电子和离子电流密度分布。结果表明:从阳极表面开始,随着距离的增加,总压力随着增大,存在的压力梯度对组分的摩尔分数、电子和离子电流密度分布具有显著影响。     

内重整高温固体氧化物燃料电池建模与仿真

建立了一维内重整的高温固体氧化物燃料电池的数学模型，对复杂的偏微分方程组的求解进行了适用于快速仿真的一般差分方程组求解的转换，并建立了模块化的固体氧化物燃料电池仿真模型。该模块在组分和能量守恒的基础上，考虑了电化学反应模型，能反映燃料电池的分布参数特性，并可满足动态仿真需求。利用该模型分析了某一工况下固体氧化物燃料电池的稳态性能，并进行了动态过程的仿真，结果证明该模型可以反映固体氧化物燃料电池的基本性能。     

管式固体氧化物燃料电池模型研究进展

管式结构是固体氧化物燃料电池一种重要结构类型,在设计和密封方面具有优势。近年来建模成为管式固体氧化物燃料电池研究的一种重要手段,已经发展出各种各样的模型。介绍了电化学模型、综合模型(同时耦合电化学、流动及传热)以及动态模型,比较各类模型优点和不足,指出有必要建立能同时从宏观和微观多层面多角度评价电池的全面模型。     

单室固体氧化物燃料电池的研究进展

单室固体氧化物燃料电池是一种新的燃料电池。它是将燃料直接与空气混合,导入电池反应器,因而其构造更为简单。现今研究的重点在于提高电极材料在燃料 空气混合气中的选择性及阐明电极反应过程的机理,为开发适合单室燃料电池系统的电极和电解质材料提供理论基础。介绍了单室固体氧化物燃料电池的工作原理,概述了其发展历史和目前所取得的主要成果,讨论了其存在的主要问题以及今后的发展方向。     

固体氧化物燃料电池分布式电源静态运行分析

固体氧化物燃料电池是一种有前途的分布式电源。从基本的热力学分析出发并结合质量平衡、焓平衡和熵平衡方程,该文提出一个以氢气为燃料的固体氧化物燃料电池数学模型用于静态分析。推导得出了氢气利用系数、电池堆温度和过量氧气比例这3个运行变量之间的解析关系。由于固体氧化物燃料电池在运行中必须满足多个限制,该文提出了合理运行空间的概念。该概念可以用于指导固体氧化物燃料电池的运行和控制。     

以煤层气为燃料的固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与分析

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)发电具有效率高、噪声低、排放低的优点。为评估煤层气SOFC发电系统性能,并与现有燃气内燃机发电技术进行对比,在AspenPlus模拟环境中构建了SOFC发电系统流程,研究30%和91%煤层气浓度下水碳比、电流密度、空气预热温度等参数对系统性能的影响,并与燃气内燃机发电进行技术经济性比较。结果表明,使用30%浓度煤层气时,SOFC发电效率为38.7%,略低于燃气内燃机发电效率,年CO2排放量与燃气内燃机接近;使用91%浓度煤层气时,SOFC发电效率为53.2%,高出燃气内燃机13.4%,年燃料成本降低24%,年CO2排放量相比燃气内燃机降低23%;受大量冷却空气的影响,SOFC的NOx排放是燃气内燃机的2倍。由结果可知,当煤层气浓度在30%以上时,SOFC相比燃气内燃机才具有效率优势;煤层气浓度越高,SOFC的效率优势越明显;当煤层气浓度低于30%时,建议仍使用燃气内燃机进行发电。     

基于析因试验的固体氧化物燃料电池热电联供系统设计参数研究

对固体氧化物燃料电池热电联供(solid oxide fuel cell combined heat and power,SOFC–CHP)系统的设计参数进行了研究,该系统由重整器、燃料电池电堆、燃烧室、2个热交换器及其它辅助设备组成。建立了系统的数学模型,以发电规模为70 kWe的系统为研究对象,运用析因试验的设计方法进行了计算机模拟试验,对系统的部分设计参数进行了析因分析。分析结果表明：影响系统发电功率的主要设计参数是燃料利用率和过量空气比率;影响系统热回收和电热比的主要设计变量是燃料利用率和水蒸汽与碳的比率,且这2个参数的交互作用较过量空气比率对系统影响显著;阴极排气再循环比率对系统热、电功率的影响甚微,不是系统的主要设计参数。整个研究工作为SOFC–CHP系统的合理设计提供了指导。     

固体氧化物燃料电池的数学模型及自适应神经模糊辨识模型的研究

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是21世纪最有生命力的发电技术之一。文章从SOFC实际应用的角度出发,应用改进的自适应神经模糊推理系统(adaptive neural fuzzy inference system,ANFIS)对SOFC建立了 负载稳定和负载变化2种情况下的电特性模型。由于数据来源不足,首先根据SOFC的工作原理,运用电化学、流体动力学等学科理论,建立SOFC的数学模型,基于该数学模型获取ANFIS辨识模型的训练和预测数据。仿真结果显示了改进的ANFIS技术对SOFC系统的建模和控制具有一定的实用价值。     

固体氧化物燃料电池三维热流电化学分析

根据平板固体氧化物燃料电池(SOFC)工作原理，对其工作系统的传热传质和电化学反应建立三维热流模型和电化学模型。控制方程引入源项，质量源项表征反应物和产物的质量变化，用Darcy模型描述气体在多孔电极内的动量源项，能量源项反应系统内的化学反应热和欧姆热。以交换电流密度连接SOFC的热流和电化学模型的耦合分析，CFD软件ANSYS-CFX求解热流模型，子程序计算电化学反应。改变工作参数如气体流动方向、燃料气组分和燃料气流动速度，分析其对电池温度场及电流密度分布的影响。结果表明：燃料气和氧化气在同向进气的情况下较反向进气的温度场分布、电流密度更为均匀；加快燃料气进口速度或提高燃料气中氢气质量分数，虽然提高平均电流密度，但是最高最低温度之差也随之增加，即温度梯度变化明显，因此会引起系统热应力的增加。     

面向负荷的光伏电池和燃料电池建模及其等效描述

为研究光伏电池(photovoltaic cell,PV)和燃料电池(fuel cell,FC)对配网侧综合负荷特性的影响,构建了PV和FC发电系统并研究了各功能模块的模型和并网控制策略;通过分析PV和FC的稳态特性和并网控制外特性,提出了PV和FC发电系统恒功率控制的电压源等效描述模型。实例仿真结果表明,恒功率控制的电压源能等效描述PV和FC发电系统的拟负荷外特性。基于此,提出了感应电动机并联静态负荷和直流分布式电源的广义综合负荷模型结构。     

固体氧化物直接碳燃料电池研究进展

固体氧化物直接碳燃料电池(solid oxide direct carbon fuel cell,SO-DCFC)在煤炭清洁利用方面具有独特优势,近年来受到研究人员的广泛重视.在对SO-DCFC基本概念与特点介绍基础上,对其中3个重要研究内容,即阳极反应机制、机制建模与模拟、及性能改进与优化方面的研究现状和进展进行了综述分析,指出SO-DCFC阳极反应机制与碳燃料和阳极接触方式密切相关,对其性能改进极为重要:碳燃料与阳极直接物理接触时基本不发生碳的直接电化学反应,碳燃料与CO2的气化反应是影响SO-DCFC性能的速率控制步骤:目前SO-DCFC模拟研究工作较少,应加强SO-DCFC机制建模与模拟工作;通过引入碳燃料催化气化和抑制阳极CO积炭能显著改善电池性能.     

固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池联合系统的建模与仿真

建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)联合发电系统,在该联合系统中SOFC不但可产生电能,同时为PEMFC提供富氢的重整气产生额外电能,提高了燃料能量转换率,也节省了外置重整器的设备消耗。该文基于质量、能量平衡并耦合电化学知识建立了SOFC-PEMFC联合发电系统模型。详细讨论了系统参数(燃料利用率、空气与燃料流量比和燃料流量)对系统性能的影响。仿真结果表明,在本文设计工况下,SOFC-PEMFC联合发电系统的发电效率和系统能源综合利用效率分别为54％和723％,高于同一功率等级下的独立SOFC发电系统和重整器-PEMFC发电系统;另外,合理的空气与燃料流量比可以改善系统性能;SOFC燃料利用率为75％时,系统发电效率达到最大;燃料流量对系统发电效率基本没有影响。