不间断电力变电站的功率协调策略

于风力发电、燃料电池发电和超导储能装置等分布式电源的多样性和复杂性,它们加入传统的电力变电站后,使得整个系统的运行控制变得复杂。因而提出采用多代理技术设计不间断电力变电站的功率协调系统：在多代理的协调策略下,各分布式电源自治的补偿负荷波动,从而提高整个电力变电站的负荷跟踪运行能力和可靠性。并通过仿真结果说明了该策略的有效性。     

一种含燃料电池发电系统的广义综合负荷模型

基于MATLAB/Simulink仿真工具并运用总体测辨建模的方法,研究燃料电池发电系统对配电网侧综合负荷建模的影响。通过对暂态过程中燃料电池发电系统的动态运行特性分析,将燃料电池发电系统看做一个功率消耗为负的广义动态负荷,并采用二阶微分状态方程建立其动态行为的数学模型,进而提出用感应电动机并联燃料电池和静态负荷的广义综合负荷模型来等效描述含燃料电池发电系统的配电网侧综合负荷特性。对3种典型运行方式下系统受到不同的扰动强度进行仿真分析,验证了所提出的广义综合负荷模型的有效性、内插外推能力和参数稳定性。     

应用于微网的不间断电力变电站功率协调策略

由于风力发电、燃料电池发电和超导储能装置等分布式电源的分散性、多样性和复杂性,集成分布式电源和负荷的"微网"技术在实际运行中需要解决的关键问题之一就是控制问题.多代理技术在复杂的开放式、分布式系统设计和实现方面有着杰出的表现,而在不间断电力变电站中,各分布式电源的控制是独立、自治和迅速的,解决它们之间的协调问题,正好是多代理技术的擅长领域.提出采用多代理技术设计不间断电力变电站的功率协调系统,在多代理的协调策略下,各分布式电源自治地补偿负荷波动,从而提高整个电力变电站的负荷跟踪运行能力和可靠性.在该系统中还考虑了各分布式电源的简化模型,最后通过MATLAB仿真,仿真结果说明了该策略的有效性.     

家用燃料电池热电联供系统的建模与仿真

家用燃料电池热电联供系统是一种清洁高效的分布式发电方式,近年来发展迅猛。开展家用热电联供系统建模与仿真,对于构建热电联供实际系统具有一定指导意义。在Matlab/Simulink平台上搭建了千瓦级燃料电池热电联供系统(包括电模型和热模型),电模型包含氢氧供应子系统、质子交换膜燃料电池模型以及功率控制模型;热模型包括热管理子系统和辅助热水器等模型。基于此热电联供模型,进行了燃料电池发电系统动态特性分析,然后采用电跟随策略,通过参考模拟工况下的电负荷与热负荷曲线研究了可变负载下系统的动态行为。仿真结果表明,该系统在热负荷与电负荷上都有较短的响应时间和较高的控制精度。     

燃料电池并网控制策略研究

针对传统的燃料电池并网控制方法对改善系统动态性能的不足之处,建立PEMFC（Proton Exchange Membrane Fuel Cell）燃料电池发电系统中DC/DC升压变换器和逆变器的模型。提出了燃料电池系统并网的控制策略,利用内外双闭环控制方法,使得逆变器输出达到系统要求。建立了仿真系统的模型,并给出了燃料电池节点在网络方程中的处理方法。对系统三相短路故障、电压跌落、负荷突变等情况进行了数值仿真,结果表明所提出的燃料电池并网控制策略在三相短路故障、电压跌落、负荷突变等情况下,能够使得含燃料电池的系统稳定运行,并能动态跟踪系统的功率输出情况。     

含燃料电池并网系统的微电网稳定性建模分析

对于含有可再生能源发电的微电网,储氢是调节可再生能源波动性的重要手段。燃料电池是常用的将存储的氢能转化为电能回馈给电网的直流型分布式发电设备。建立了典型固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)的并网系统模型,其中主要包括燃料电池堆动态模型、原动机控制模型以及电力电子设备构成的能量转换装置模型。主要分析了SOFC的负荷跟随特性、电力电子装置的快速功率调节特性,研究了燃料电池并网系统对提高配电系统电压稳定性的作用,最后通过算例验证了该方法的有效性。     

一种可反映延时特性的PEMFC系统动态模型

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统固有的辅机响应延时特性,建立面向仿真分析的燃料电池系统动态模型。利用机理模型对PEMFC建模,在此基础上引入辅机系统响应延时特性的等效数学模型,构建了PEMFC发电系统简化动态模型,并对模型进行实验数据对比验证。结果表明,在负荷电流突变瞬间,该模型能反映出燃料电池输出电压、功率等瞬时动态变化特性,即能正确反映PEMFC系统的延时特性。     

燃料电池发电系统的机电动态模型

随着燃料电池在电力系统中的装机容量日益增大,包含燃料电池（fuel cell,FC）分布式电源的配电网综合负荷建模成为研究热点,阐述了燃料电池的仿真数学模型,并采用适合燃料电池并网的滞环电流控制策略,构建了基于Matlab／Simulink仿真平台的FC发电系统。通过对FC发电系统的稳态和动态运行特性的仿真分析,提出了FC的2阶动态微分方程的等效描述模型。通过对不同扰动强度下的仿真建模比较分析,对该等效描述模型的有效性、泛化能力和参数的稳定性进行了验证。     

不间断电力变电站中分布式电源接入系统研究

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站后,由于各分布式电源的多样性和复杂性,使得整个系统的运行和控制变的复杂,独立运行单个分布式电源,很难维持整个系统的频率和电压稳定。提出让高度可控的分布式电源,如燃料电池发电系统在通过电压源型逆变器并网的同时参与系统的频率和电压调节,用以解决随机性较大的分布式电源,如风力发电系统功率输出的随机性导致电网电能质量下降的问题。最后通过仿真分析验证了储能装置的这种并网方式能够有效地提高变电站输出电能质量。     

基于多代理技术的不间断电力变电站设计方案

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站,提出了不间断电力变电站的概念,使变电站的功率输出平滑、稳定、不中断.从分布式电源的通用接口模型出发,介绍了不间断电力变电站的模型,分析了其功率协调的机理.介绍了多代理技术的概念、代理的层次结构和代理间的交互策略,基于此构建了不间断电力变电站多代理协调控制系统,并展望了今后研究工作的方向.     

Design of a fuel cell generation system using a PEMFC simulator

In this paper, a PCS (power conditioner system) design for a fuel cell generation system has been proposed. In order to analyze the dynamic performance of the PCS, a fuel cell stack simulator is also designed, which can consider the dynamic V–I characteristics of the PEMFC (proton exchange membrane fuel cell). First, we explain the PCS design for a fuel cell generation system in detail along with the system configuration and operational principle of the developed PEMFC simulator that has been investigated. In addition, we cover the validity of the proposed system that has been verified by informative simulation and experimental results.     

质子交换膜燃料电池的数学模型及其仿真研究

燃料电池在分布式发电系统中的作用日益增大,而为弥补单独采用燃料电池所带来的系统动态响应不足等缺点,引入了超级电容这一重要的储能元件。介绍了质子交换膜燃料电池和超级电容的原理,分析了燃料电池的经验和机理两种数学模型,利用MATLAB分别建立了燃料电池两种仿真模型,研究了燃料电池在不同输入条件下的输出特性,并与实际情况作比较分析。仿真结果表明:燃料电池仿真模型与实际情况相吻合,模型输出特性能够快速响应输入的变化且稳定运行,燃料电池输出特性的研究能够合理有效地设计控制器并使其工作在最优状态,作为微电源的一种为微网进一步研究提供了一定的参考价值。     

分布式发电中燃料电池的建模与控制

合适的燃料电池(fuel cell,FC)动态模型对分布式发电技术的研究起着很重要的作用。提出了非线性质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池的动态模型,该模型考虑了燃料利用率的影响和各种反应物随时间变化的压力。并在该模型的基础上,应用电池效率和发电经济性分析得出了燃料利用率一般控制在0.7~0.9范围内比较好。详细阐述了FC在并网运行时的控制策略,以及在含FC发电系统的潮流计算中,将FC的并网节点当作PV节点来处理。     

燃料电池输出匹配网络设计方法

论文着眼于燃料电池输出匹配网络理论与综合设计方法的研究。首先分析了燃料电池与负载的特性,并从静态和动态性能两个方面给出了匹配网络的要求。然后通过对几种典型电路网络的特性分析,提出了利用开关变换网络结合占空比控制设计以解决燃料电池与负载的匹配问题的思想。根据这一思路,从动态和静态特性要求出发探讨了匹配网络的综合设计,并给...     

燃料电池发电技术在电力工业中的应用及展望

介绍燃料电池发电技术的原理及特点,综述国内外各种燃料电池发电技术的发展与现状,并对我国燃料电池发电技术在电力工业中的应用进行展望。     

燃料电池和微型燃气轮机的动态模型综述

文章介绍了分散式发电的概况,给出了用于稳定性分析的联网燃料电池降阶模型,包括电压控制和功率控制回路.分散式电源用微型燃气轮机主要包括四部分:燃气透平、永磁发电机、三相整流桥及直流到交流功率逆变器,文章根据这四部分的动态特性和相互关系,建立了适用于暂态特性分析和电力系统仿真分析的微型燃气轮机动态模型.     

燃料电池发电技术的现状和发展趋势

简述了燃料电池发电技术的特点和应用形式。论证了在我国电力系统发展燃料电池发电技术的必要性,并提出在电力系统发展燃料电池发电的技术路线。     

分布式发电中燃料电池并网的建模及其仿真

针对燃料电池通过逆变器并网产生大量谐波的问题,提出在燃料电池并网前加设一个谐波滤除装置,以达到减少燃料电池并网对电力系统的谐波污染的目的.通过Matlab/Simulink仿真软件建立了包含燃料电池,变频器,滤波器以及变压器的并网仿真模型,利用脉宽调制(PWM)技术控制变频器的占空比实现了对燃料电池输出电压的控制,经过...     

氢燃料电池并入微电网的改进虚拟同步机控制

近年来,氢燃料电池等新能源并入微电网得到了人们广泛的关注。提出一种采用虚拟同步机技术的氢燃料电池发电系统。首先建立了氢燃料电池数学模型,分析了其电压输出特性和功率特性。在此基础上设计了两级变换器式并网控制系统。在虚拟同步机控制中,针对功率外环中一阶滤波器低频特性影响系统稳定性和动态性能的问题,在原有滤波器的基础上引入陷波滤波器进行优化补偿。最后,利用Matlab/Simulink进行仿真,对比优化前后滤波效果,并对网侧电压、电流总畸变(THD)进行仿真测试,验证了优化后的滤波器及控制系统的有效性和可行性。     

Power Conversion and Control for Fuel Cell Systems in Transportation and Stationary Power Generation

Abstract—Fuel cells are being explored for several applications, such as transportation, microgrids, back-up power, grid-connected and stationary power generation, portable appliances, etc. Fuel cells are preferred because of their secured and continuous output, zero or low emissions, and high efficiency. This article presents a review of the power conversion and control strategies for fuel cell systems for transportation and stationary power generation. The control characteristics and properties of fuel cells being used in these applications are discussed. A few power conversion system architectures for propulsion and power generation are presented. The present status and future strategies for advancement of fuel cell based systems are also presented.