基于混合储能的光伏微网动态建模与仿真

为提供连续稳定的光伏电能,提出了将能源转换效率高的蓄电池和存储成本低廉的氢能组合,构成混合储能系统应用于光伏微网,其主要元件包括光伏组件、燃料电池、电解池、氢气罐和蓄电池等,各元件通过使用功率变换器与直流总线相连,实现各元件输出特性的相互匹配。建立了各元件数学模型,设计了各元件控制策略和微网协调控制策略,使用Matlab搭建了基于混合储能的光伏微网的动态仿真平台,并对该微网的动态运行性能进行了分析。仿真结果表明:混合储能系统可及时响应负载需求,实现功率平衡。     

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。     

光伏发电系统铅酸蓄电池快速充电研究

以使用阀控式铅酸(VRLA)蓄电池的独立光伏发电系统为研究对象,利用马斯提出的最佳充电曲线,分析铅酸蓄电池的充电特性,提出了根据蓄电池阻抗与容抗的变化,预测可接受最大充电电流的方法。根据光伏发电系统的特点,采用变电流方式对铅酸蓄电池进行快速充电,优化充电控制过程。通过对铅酸蓄电池的实验验证和误差分析,表明所提方法具有较高的精度。最后在Matlab中对光伏发电系统进行仿真,仿真研究表明该方法能够快速地完成充电和避免过充,从而延长蓄电池的使用寿命,实现系统的优化运行。     

光伏发电和蓄电池储能混合发电系统的经济性分析

对我国台湾省南部一电力公司为用户安装的光伏发电和蓄电池储能(PV—BESS)混合发电系统进行成本分析，其中考虑的因素包括：负荷特性、系统使用费用(如高峰、低谷时的充电费用)、PV—BESS参数及投资和运行成本等。给出成本分析计算公式，并对经济灵敏度分析方法做了介绍。     

适用于光伏/燃料电池发电的组合式直流升压变换器

光伏/燃料电池并网发电系统是目前可再生能源应用领域的重要研究方向,然而上述2类电源的直接输出电压较低,通常需要一高升压变比的直流变换器将其提升到较高电压来供给并网逆变器,但直流变换器的高频纹波电流又会影响上述2类电源的使用寿命和工作效率,针对上述问题提出一种组合式直流升压变换器,给出了该变换器的2种控制方法——互补控制和交叉移相控制,分析了该变换器在每种控制策略时的工作原理和基本特性。通过一台1kW的原理样机,验证了该变换器具有以下特点:较高的升压变比,可以有效降低主开关管的电压应力和输入电流纹波,同时具有较小的输出电压纹波。     

燃料电池发电系统的能量管理控制

针对燃料电池动态响应上的不足及其因长时间运行而造成的性能衰减,探讨了燃料电池发电系统的混合结构。讨论了能量管理控制系统的结构及其控制器的设计,提出了基于前馈补偿和双闭环相结合的控制方法。通过控制双向变换器调整蓄电池的充、放电,使燃料电池的输出电流缓慢变化,大大减少了冲击性。通过实验验证了所设计的能量管理控制系统的有效性。     

基于单体光伏/单体储能电池模组的新型光伏储能发电系统

传统光伏储能发电系统都是由光伏阵列和储能电池组构成的,但这种结构易受光伏电池阴影效应及储能电池均衡性问题的影响。基于此,提出了一种由单体光伏电池和单体储能电池构成的新型光伏储能发电系统。该系统中,单体光伏电池和与之电压、容量匹配的单体储能电池构成光伏储能模组,一定数量的模组串联后组成串联支路,经升压型DC/DC电路汇流至直流母线,多个串联支路并联后向直流负载或经逆变器向交流负载供电。通过监测光伏电池、储能电池的电压电流,光伏储能模组能够在5种工作模式间切换以实现模组内的“自治”控制;同时,通过监测DC/DC变换器的输入电压,实现了光伏储能模组投入与切出的支路级控制。以太阳能的利用效率为衡量标准,提出了一种模组内光伏电池电压,参数的选择方法。最后,建立了新型发电系统的仿真模型,从原理上通过仿真验证了该光伏储能发电系统的可行性和有效性。     

光伏发电系统中的储能电池

能源日趋紧张,开发利用新能源已成必然,采用光伏系统开发利用太阳能是有效的途径。本文简要介绍了光伏发电系统、储能电池的特殊要求,分析了多种储能电池在光伏系统中的适用性。     

基于储能系统的独立光伏发电系统经济性分析

光伏发电各方面发展迅速,已有一定应用,其中最大的制约因素是其发电成本高.而蓄电池是影响发电成本的关键因素,尤其是对于有更广泛应用的独立光伏系统.文中通过建立光伏系统各部分的数学模型,考虑太阳辐射能和温度对光伏系统的影响,建立了基于储能的光伏系统动态运行模型.同时以受到电池板功率浪费、负荷功率缺失和蓄电池成本影响的投资总...     

光伏电池的建模与光伏发电系统的仿真

利用光伏电池的数学模型,使用修正参数得到不同环境下的性能参数,在MATLAB/Simulink环境中搭建光伏电池仿真模型,并对不同光照强度和不同环境温度下的光伏电池输出特性进行分析比较。基于电导增量法与升压斩波电路,对任意给定的不同光照强度和不同环境温度下的光伏发电系统进行仿真分析。仿真结果表明,该模型可实现光伏发电系统的最大输出功率跟踪,验证了该模型可满足光伏发电系统的仿真需要。     

光伏发电系统的小信号建模与分析(英文)

目前已有少量文献建立了光伏发电系统的小信号模型,并进行了动态过程灵敏度分析,但其建立的小信号模型未进行系统的小干扰稳定性分析和控制器参数的设计。为此,建立了包含光伏电池、逆变器、控制器及电网的完整的光伏发电系统小信号数学模型,利用特征值分析了系统遭受小干扰后的稳定性。利用参与因子分析得到每个特征模态对状态变量的敏感度,从而揭示出每个特征模态的起因和性质。通过计算特征值轨迹,设计了控制器参数。建立了基于Matlab/Simulink的仿真模型,仿真结果表明,系统遭受光照变化扰动后是稳定的,所设计的控制器参数是合理的,仿真结果与小信号分析结果一致,说明所进行的光伏发电系统小信号建模与分析是正确的。     

面向综合负荷的并网光伏发电系统等效建模

基于MATLAB/Simulink和光伏电池自身的物理机理搭建了并网光伏发电的仿真系统,研究了其对配电网综合负荷特性的影响因素,分析比较了已有光伏发电系统等效模型的优劣。在此基础上构建了光伏发电系统传递函数等效模型,该模型具有结构简单、参数少、能有效描述光伏发电系统的出力极限等优点,同时易于在电力系统仿真软件中实现。采用所提出的等效模型与传统综合负荷模型并联,构建广义综合负荷模型,对含光伏发电系统的综合负荷进行建模,仿真实践表明此广义综合负荷模型具有良好的泛化能力,辨识参数稳定,能够满足工程仿真的需要。     

复合式燃料电池供电系统

提出了一种新型的复合式燃料电池供电系统.它是由燃料电池、蓄电池、单向变换器、双向变换器和逆变器构成.根据燃料电池的特性,提出了复合式全桥三电平LLC谐振变换器和三电平Buck/Boost双向变换器分别作为系统的单向和双向变换器运用于系统中.该结构可以优化能量管理,在冷启动过程由蓄电池向负载供电,而燃料电池不供电,系统易于冷启动;在负载突变时,可由蓄电池提供或吸收动态能量,使得系统具有很好的动态特性;在过载时,燃料电池仅提供额定功率,而过载部分能量由蓄电池提供,燃料电池的功率等级只需按照系统额定功率进行配置,从而降低整个系统的成本.最后在实验室中完成了一个1kW复合式燃料电池供电系统,并对系统进行实验研究,以验证理论分析的正确性.     

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.     

煤基固体氧化物燃料电池—燃气轮机混合发电系统性能分析

通过查阅国内外在致力于提高SOFC发电效率方面的研究文献,并根据课题组的前期研究成果,基于商业软件Aspen Plus平台,搭建了IGFC-GT混合发电系统的电热联产系统模型图,分析了IGFC-GT混合发电系统的性能及进气温度对系统性能的影响,结果表明该系统具有较高的发电效率及能量利用率。     

自启动燃料电池发电系统

针对全社会对绿色动力的需求,提出一种适用于作为备用电源、游览车和微型轿车动力电源的质子交换膜燃料电池发电系统,系统具备自启动、燃料利用率高、可靠性高、结构简单等特点,文中介绍该燃电池发电系统的特点和工艺流程。     

光氢混合发电系统功率协调控制

结合绿色、高效的氢储能方式,提出了光氢混合发电系统功率协调控制策略。氢储能主要包括电解槽、储氢罐和质子交换膜燃料电池,考虑到实际燃料电池和电解槽自身动态响应速度慢的特性,采用功率密度高、暂态性能好的超级电容器来弥补氢储能装置动态响应过程中的不平衡功率。光伏、超级电容器及氢储能各单元通过DC/DC变换器及功率协调控制策略,汇集与分配电能到直流母线,利用DC/AC并网逆变器接入交流系统。通过算例仿真分析,验证了所提协调控制的正确性和有效性。     

柴油机+光伏混合动力发电系统布置

本文针对非洲特殊的资源,人口及投资情况,以非洲某国具体项目为依托,充分利用当地石油及太阳能资源,提出柴油机+光伏发电方案,并对其主要系统进行阐述,提出典型布置,为解决类似非洲小聚居村落,城镇的小区域分布式能源问题有重要意义.