固体氧化物燃料电池发电系统建模与控制

根据固体氧化物燃料电池（SOFC）的电化学特性和微网的运行要求,建立了含SOFC、BOOST变换器、蓄电池（BESS）、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器和滤波器6部分的SOFC发电系统整体模型,提出了适应各种运行状态的控制策略。DC/AC逆变器采用V/f下垂控制,包含内环电流和外环电压;逆变器控制模块中包含重连同步环节,作用于微网从孤岛到并网模式的平滑转换。为了提高SOFC的动态响应速度,在直流母线侧并联储能蓄电池,采用双向DC/DC变换器的滞环充放电控制来提高功率调节速度。构建了包含SOFC发电系统的微网模型,并网、孤岛以及两种模式间切换时的仿真结果表明所提出的SOFC发电系统模型能正确反映SOFC的电化学特性,控制策略效果良好,能在微网各种运行条件下保证微网的稳定运行。     

2010年第6期“可再生能源中的电力电子技术”专辑征文启事

随着世界范围内能源短缺的加剧,可再生能源发电受到了更多的重视,更多大规模的可再生能源发电开始接入电力系统,电力电子技术在可再生能源发电系统正常运行及并网控制中发挥了重要作用。大规模可再生能源发电系统的并网运     

2010年第6期“可再生能源中的电力电子技术”专辑征文启事

随着世界范围内能源短缺的加剧,可再生能源发电受到了更多的重视,更多大规模的可再生能源发电开始接入电力系统,电力电子技术在可再生能源发电系统正常运行及并网控制中发挥了重要作用。大规模可再生能源发电系统的并网     

面向可再生能源并网的发输储电力系统协调扩容规划模型

为了分析大规模可再生能源并网发电对电力系统带来的挑战,提出了一个含有发电、输电和储能设施在内的混合电力系统协调扩容规划模型。该模型将可再生能源发电、输电网以及储能的长期投资动态性与系统电力供求的短期波动性和空间分布特性整合起来。将这个模型应用于3区域电力系统中。分析结果表明,对于输电网和储能容量进行适量的、适时的扩容投资以及大规模可再生能源发电的并网运行是非常重要的。     

考虑经济性的可再生能源并网研究

随着全社会对环境保护要求的不断提高,可再生能源得到了快速发展,在大规模利用可再生能源的同时,其经济运行是一个值得关注的问题。在传统电力网络方程中引入了支路电流,建立了支路电流和节点电压作为变量的电力网络方程组。在此基础上,通过支路电流建立了可再生能源并网的网络损耗最小优化模型,模型的目标是求解出经济性最优的并网可再生能源发电量。仿真计算表明模型是有效的,同时为电力部门安排可再生能源的运行方式提供了依据。     

考虑电池利用率的燃料电池控制策略

电池利用率作为燃料电池系统控制器设计中的关键因素,它的取值决定了燃料电池是否能够安全、高效地运行。在充分考虑合理的电池利用率取值区间以及固体氧化物燃料电池(Solid Ox-ide Fuel Cell,SOFC)发电系统的动态模型之后,提出了针对燃料处理单元与直流变换器的控制策略,使得即使负载发生突变,也能保证电池利用率在限定的范围内,并表现出良好的负荷跟踪特性。基于SOFC并网的前级直流系统仿真,验证了文中控制方法的正确性与有效性。     

精彩预告

<正>2015年3月5日出版专家访谈大容量储能联合可再生能源分散式并网的能量转换实现机理随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出,风电和光伏发电迅速发展,但风电、光伏发电等可再生能源发电具有一定的随机性和间歇性,其并网对接入点电压水平和系统频率稳定提出了挑战。利用储能系统的双向功率能力和灵活调节特性     

固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与优化研究

针对1MW固体氧化物燃料电池（SOFC）发电系统,建立了描述SOFC电池堆电化学过程和特性的模型,在此基础上建立了基于Aspen Plus软件平台的SOFC发电系统模型,并对其系统参数进行了分析和优化。研究为大型SOFC发电系统的设计奠定了基础。     

SOFC电堆降阶建模研究及其仿真测试

基于5 kW固体氧化物燃料电池(SOFC)独立发电系统,考虑其高阶复杂非线性的特性,设定部分变量为常值进行简化,从系统的分布式参数控制、SOFC模型的温度分层动态分析及层次降阶方面进行分析,设计了面向控制的SOFC系统级降阶模型,并进行了仿真,测试了4温度层、3温度层、2温度层三种不同模型的输出特性.仿真结果表明SOFC系统级降阶模型具有建模简单和精度高的优点,研究结果对SOFC燃料电池独立发电系统的建模和控制具有一定的实用价值.     

基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统

以分布式可再生能源发电为基础,构建可以实现实时、高速、双向的电力数据读取和可再生能源接入的能源互联网系统.能源互联网系统由智能能量管理系统、分布式可再生能源、储能装置、变流装置和智能终端等组成.智能能量管理系统提供了一个可视化的操作平台,除了可以实现常规的能量管理,还可以实现可再生能源的"即插即用",并根据系统需要,自主实现孤岛运行和并网之间的切换;储能装置在改善电能质量、提高系统稳定性、电源备用和提高经济效益方面具有重大的作用,是能源互联网系统不可缺少的组成部分;电力电子变压器的应用使可再生能源发电达到电网接入要求.最后确定了控制策略、电力电子变流技术和储能技术3个能源互联网的未来主要研究方向.     

“2014中国风能太阳能并网会议”征稿启事

正2014年8月7—8日"2014中国风能太阳能并网会议"将在北京举办。会议将为广大从事可再生能源发电及并网工作的科研、管理、技术工作人员提供便利高效的可再生能源并网技术国际交流平台,探讨大规模风能、太阳能接入对电力系统分析、运行、调度与安全稳定的新挑战,推动以风能、太阳能为代表的可再生能源发电及并网领域科学技术的发展及应用,促进我国大规模可再生能源并网问题的解决。会议由国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心、国家能源太阳能发电研发     

可再生能源发电并网关键技术的研究现状与趋势分析

在总结我国可再生能源发展形势的基础上,论述了风电、太阳能发电等间歇性可再生电源的并网消纳对电网安全运行和电能传输质量所产生的影响.可再生能源发展的关键在于并网消纳,涉及发电、输电、配电、运行、调度等电力生产的多个环节,从并网方式、控制技术、输电技术、调度技术等角度分别总结了相关技术发展现状及应用情况.并网友好、控制智能、输电可靠、多能互补是未来可再生能源发电并网关键技术的主要发展方向.     

国内外可再生能源并网技术标准现状及进展研究

可再生能源是全球能源互联网清洁能源发展的重要组成部分,其并网问题是国际能源与电力技术发展的前沿和热点。文章介绍了国内外可再生能源并网技术标准化组织、标准体系及相关标准的发展和现状,总结分析了大规模可再生能源并网技术需求,针对未来超大规模可再生能源基地集中开发、高比例可再生能源并网运行情景下可能面临的新问题,对技术标准未来的发展趋势进行了展望和研判,同时提出了若干建议,为相关技术标准的制修订提供参考。     

可再生能源发电对电网运行经济性影响分析

随着我国能源结构改革的推进,可再生能源并网电量持续稳定增加,可再生能源发电对电网运行经济性影响越来越大。在详细分析可再生能源发电对电网运行经济性影响因素的基础上,提出一种基于系统动力学的可再生能源发电经济效益模型,并进行系统仿真,仿真结果与实际可再生能源并网运行情况相符,验证了所提模型的可行性。     

考虑源荷不确定性电-气储能综合能源系统优化调度控制

针对以新能源为主体的电-气储能综合能源系统源荷随机波动的动态响应问题,搭建了光伏-固体氧化物燃料电池模型,通过电转气技术（power to gas,P2G）将盈余电能转换为氢能可供SOFC使用。以系统频率偏差设计终端滑模函数,提出了一种考虑源荷不确定性的自适应神经网络终端滑模运行控制策略。实现对电解槽和SOFC燃料电池无级功率调节,能够根据实时环境变化和负荷需求迅速做出响应。仿真表明：系统在孤岛运行模式下,相比于其他控制策略,该控制策略下的综合能源系统频率震荡响应更小、弃光量更低。     

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)发电系统进展

燃料电池 ,尤其是熔融碳酸盐燃料电池是 2 1世纪最有希望的发电技术。在简要叙述了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的发电原理后 ,从以下方面对系统的开发进行了论述 :单体元件 (电极和电解质 )性能的提高 ,燃料的处理 ,余热利用 ,电力调节和并网 ,电池参数 (工作压力、温度、反应气体的组成和利用率、燃料气体湿度 )的控制与优化。介绍了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的国内外研究现状 ,给出了天然气外部重整型和内部重整型燃料电池的循环模型。指出熔融碳酸盐燃料电池系统开发面临的主要课题 :延长寿命、降低成本、系统小型化、改善电能质量等 ,给出一种多段熔融碳酸盐燃料电池系统模型     

高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架

大力发展可再生能源是应对能源危机和环境问题的重要手段,高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征。文中从高比例可再生能源接入带来的强不确定性和高度电力电子化带来的稳定机理变化两个方面,分析了高比例可再生能源电力系统面临的关键科学问题。在此基础上,从中国未来电力系统结构形态分析与电力预测、含高比例可再生能源的输电系统规划、含高渗透率可再生能源的配电系统规划、电力电子化电力系统稳定性分析、含高比例可再生能源交直流混联系统的优化运行等5个方面,提出了高比例可再生能源电力系统的研究框架,重点阐述了这5个方面的相互关系。最后,对未来高比例可再生能源电力系统的研究进行了总结和展望。     

固体氧化物燃料电池电堆电特性的建模

为了满足固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)系统快速跟踪外部负载变化的要求,需要对SOFC电堆的输出功率进行合理的控制,因此建立一个面向控制的精确SOFC电堆数学模型来表征SOFC电堆的电特性就显得十分必要。通过对SOFC实验数据的分析发现SOFC电堆中单片电池存在电耦合现象,基于这种现象建立了一种SOFC电堆电特性的电耦合模型,然后设计出一种改进的遗传算法对其进行参数辨识,实验结果显示这种数学模型有较高辨识的精度,证明了该种模型的合理性,为SOFC电堆输出功率的精准调节奠定了良好的基础。     

SOFC阳极Ni催化剂的发展历程与应用前景

燃料电池是一种能量利用率高、基本不污染空气、原料充足的能源装置.目前,燃料电池主要分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)这五种基本类型.着重介绍了SOFC中Ni-ZrO2(Y2O3)金属陶瓷阳极和H2S毒化机理,综述了阳极催化剂的有关性质和存在的主要问题,展望了SOFC的应用前景,并探讨了我国SOFC发展的技术路线.     

低碳背景下考虑发用电侧不确定性的社会福利均衡仿真研究

实现电源侧可再生能源的规模化并网,提高用户的需求侧响应,提高能源利用效率是未来实现电力系统低碳发展的重要举措。构建了考虑可再生能源大规模并网和用户基于电价需求响应不确定的长期、中期和短期市场均衡模型,建立了考虑环境成本的社会福利最大化目标函数,实现发电环境成本的内部化。同时,引入混沌量子遗传算法对模型进行求解,得到了电力市场均衡情况下达到社会福利最大化时常规能源电厂和可再生能源电厂的发电容量情况,以及相关税收、补贴政策的搭配组合。最后,研究了市场条件及存在最高限价条件下可再生能源并网对社会福利的影响,验证了所构建模型和引入算法的可行性和合理性。