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。     

面向广义负荷的光伏发电系统等效建模研究EI北大核心CSCD

随着配网侧光伏发电规模持续增大,光伏发电系统的动态行为对配网侧综合负荷特性产生影响,建立面向负荷的光伏发电系统等效模型十分重要。基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统并网仿真平台,通过将光伏发电系统看作一种广义负荷,并对其在暂态过程中的动态运行特性进行分析,提出一种面向负荷的光伏发电系统二阶等效模型,该等效模型由电阻、电感及电容组成的串联电路并联恒功率源构成。通过不同扰动强度下的仿真分析,检验了所提出的等效模型的有效性、泛化能力和参数稳定性。     

面向广义负荷的光伏发电系统等效建模研究

随着配网侧光伏发电规模持续增大,光伏发电系统的动态行为对配网侧综合负荷特性产生影响,建立面向负荷的光伏发电系统等效模型十分重要。基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统并网仿真平台,通过将光伏发电系统看作一种广义负荷,并对其在暂态过程中的动态运行特性进行分析,提出一种面向负荷的光伏发电系统二阶等效模型,该等效模型由电阻、电感及电容组成的串联电路并联恒功率源构成。通过不同扰动强度下的仿真分析,检验了所提出的等效模型的有效性、泛化能力和参数稳定性。     

分布式电源与电网并联运行逆变系统的设计

在分布式发电装置与电网并联运行模式下,通过分析逆变型分布式电源的"负荷"特性,提出基于功率电流双环控制策略的逆变系统。通过合理选取功率控制环、电流控制环、软件锁相环的PI控制器参数,可以使得分布式发电并网逆变装置具有良好的稳态及动态性能。Matlab仿真模型表明,该控制系统能较好地维持逆变型分布式电源恒功率电压源的拟负荷外特性,控制灵活,反应迅速。     

PEMFC并网发电系统建模与优化控制

结合质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）电化学特性、气体流量特性及温度特性,考虑FC模块的效率及寿命,建立基于PSCAD/EMTDC的PEMFC发电系统自定义动态模型,提出PEMFC组中FC模块运行优化算法及其并网控制策略。FC模块运行优化利用先进先出算法,实现FC模块等时运行,DC/DC变换部分采用Boost电路电压外环、电流内环的双环控制,实现DC电压平稳输出,DC/AC并网逆变器采用功率外环、电流内环的双环控制的定功率控制策略,实现系统友好同步并网。通过PSCAD/EMTDC软件平台,仿真验证了所提系统的正确性和有效性。     

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。     

含有固体氧化物燃料电池的广义负荷建模

随着智能电网、微电网、分布式发电技术的发展,配网侧将接入大量的分布式电源。考虑分布式发电的广义负荷建模具有重大的理论研究与实际应用价值。基于Matlab/Simulink建立固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)及其并网系统的动态模型,研究其外特性,指出含有SOFC的配电网络的广义负荷模型结构,只需在传统的综合负荷模型(synthesis load model,SLM)的虚拟母线上增加一个有功随电压变化的有功功率源。辨识参数需要增加SOFC相对纯负荷的比例、功率调节器的比例与积分放大倍数3个参数。算例表明,所提出的模型结构的描述能力、内插外推能力及参数辨识的稳定性较好。     

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...     

考虑负荷静态电压特性的重负荷节点静态电压稳定分析

首先从理论上论述了负荷静态电压特性对静态电压稳定的影响作用.在功率供求关系紧张状态下,电压稳定临界区域电压陡降时负荷静态电压特性影响显著,应计及阻抗负荷和恒电流负荷对静态电压稳定的作用,使用综合负荷进行计算.同时,接近分岔点时采用负荷导纳描述负荷功率需求,使用负荷导纳模型法计算电压稳定极限值及PV曲线下半部分的值.对IEEE30节点系统进行仿真计算分析,结果证明了所提出方法的有效性,同时快速性和精确性得到了保证.     

考虑负荷静态电压特性的重负荷节点静态电压稳定分析

首先从理论上论述了负荷静态电压特性对静态电压稳定的影响作用。在功率供求关系紧张状态下,电压稳定临界区域电压陡降时负荷静态电压特性影响显著,应计及阻抗负荷和恒电流负荷对静态电压稳定的作用,使用综合负荷进行计算。同时,接近分岔点时采用负荷导纳描述负荷功率需求,使用负荷导纳模型法计算电压稳定极限值及PV曲线下半部分的值。对IEEE30节点系统进行仿真计算分析,结果证明了所提出方法的有效性,同时快速性和精确性得到了保证。     

A Hydrogen Management Method in Residential Distributed Generation Systems with Photovoltaic Cells and Hydrogen‐Storage Type Fuel Cells

Recently, renewable energy has been attracting attention as a result of global warming and the depletion of fossil fuels. Photovoltaic (PV) systems have spread rapidly around the world because they generate electric power quietly and can be installed in many places. The output power generated in a PV system fluctuates with changes in solar irradiance and panel temperature. The reverse flow of surplus power in output spikes may have a negative effect on electric power quality, such as on the frequency and voltage in a power system. A residential distributed generation (DG) system composed of a fuel cell (FC) unit, an electrolyzer (EL) unit, and a PV system has been proposed in order to resolve these problems. In order to operate this system without interruption, the hydrogen storage volume must be managed. This paper proposes a novel hydrogen management method for a residential DG system with PV cells and hydrogen‐storage type FCs. The hydrogen storage volume is maintained at the preset frequency by operating the FC unit and the EL unit. Models of the PV, FC, and EL were constructed for a simulation. In the simulation, we showed that the proposed management method is viable for a residential DG system with PV cells and hydrogen‐storage FCs.     

光伏电站直流汇集接入系统的建模分析

与传统的光伏交流接入系统相比,光伏直流汇集接入系统具有控制方式简单、系统损耗较小、光伏利用率高的特点。以某市一光伏直流汇集接入系统为例,给出光伏直流汇集接入系统的拓扑结构;构建光伏电池、多模块Boost全桥隔离变流器(BFBIC)及箝位双子模块型模块化多电平变流器(CDSM-MMC)的PSCAD模型。提出光伏变流站的2种控制策略,通过仿真对比分析2种控制策略的抗光照干扰能力及光伏发电电能输送能力,并给出控制策略的使用建议。     

基于分层控制的光—储—燃直流供电系统能量管理方法

为克服光伏发电的随机性和间歇性,实现高可靠性、高品质供电,提出一种基于光伏/蓄电池/超级电容/燃料电池的直流供电系统能量管理分层控制方法。针对混合直流供电系统的多参数、非线性特性,上层控制设计微分平滑方法直接补偿非线性分量,实现系统非线性动态可逆,确保在光伏出力大幅变化、负载突变或系统参数发生摄动情形下,使系统直流母线电压依然能够稳定运行,同时为下层控制提供总载荷电流参考轨迹;针对混合直流供电系统中多电源的不同特性,下层控制采用模型预测方法,以延长系统循环使用寿命为目标,设计加权因子,根据光伏出力和负载功率需求状况,动态调节储能单元充放电速率,使系统快速跟踪总载荷电流期望轨迹,实现各电源间功率的合理分配。基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提能量管理分层控制方法的可行性和有效性,该方法具有结构简单、动态响应快、鲁棒性高、稳定性好的特点。     

基于RTDS太阳能电池建模及最大功率点跟踪控制

采用实时数字仿真系统(RTDS)对太阳能电池建模并进行实时仿真研究,测试其I-V及P-V特性.参考占空比扰动观察法,采用PI环节对太阳能电池输出电压偏差信号进行调节,控制逆变器调制信号相位,进而利用正弦脉冲宽度调制(SPWM)占空比来实现其最大功率点跟踪(MPPT)控制,使太阳能电池尽可能工作在最大功率点附近,提高太阳...     

光伏/燃料电池联合发电系统的建模和性能分析

当前的环境污染和能源短缺使得清洁且资源丰富的光伏发电倍受关注, 太阳能的随机和间断特性使得独立式光伏系统需要配置相应能源存储设备才能实现电力的连续供应。本文提出一种光伏/燃料电池联合发电系统, 建立了包括光伏模板、燃料电池、电解池、压缩机、氢气罐和蓄电池的系统元件模型, 设计了能源管理策略协调联合系统的能源分配,对系统实现全年能源供需平衡的性能进行了分析。仿真结果表明该联合发电系统可以满足用户全年的负载需求,是传统供电方式的重要补充。     

A study on collaborative operation method for a new energy type dispersed power supply system by AC‐EMAP model

Application of a dispersed power supply system consisting of a large‐scale photovoltaic system (PV), a fuel cell (FC), and an electric double layer capacitor (EDLC) is studied in this paper. This system is operated in autonomous mode, taking account of time delay characteristics of FC. The modified Euler type Moving Average Prediction (EMAP) model is improved using short‐time fast Fourier transform (ST‐FFT). The Adaptive Control type EMAP (AC‐EMAP) model is introduced to reduce the capacity of EDLC. This system can meet the multi‐quality electric power requirements of customers, and improve voltage stability and uninterruptible power supply (UPS) function as well. Moreover, the required capacity of EDLC to compensate the fluctuation of both PV output and Load demand is clarified by a simulation based on collaborative operation method by a prediction model using software MATLAB/Simulink. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 156(1): 13–24, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20262     

基于电—氢混合储能的风氢耦合系统建模与控制

为改善高比例联网风电的反调峰、不可控等冲击电网的不利特性,提出了一种基于电—氢混合储能的风氢耦合系统控制策略。建立直驱永磁风电机组、电解槽、燃料电池及超级电容器数学模型,研究耦合在直流母线的电解槽、燃料电池、超级电容器与直驱永磁风电机组之间的量化关系,设计风氢耦合系统的上层控制策略,并进行分析与研究。PSCAD/EMTDC中的仿真结果表明:通过超级电容器、电解槽与燃料电池的协调配合,超级电容器完全可以弥补电解槽与燃料电池响应延迟功率,同时实现风氢耦合系统出力可控、功率外特性友好,有效验证了本文所建立各设备数学模型的准确性及设计控制策略的有效性。     

基于PSASP的光伏发电系统建模及其并网对微电网电压质量的影响

首先对光伏发电系统发电原理、运行方式等进行了介绍,总结了光伏发电并网对电网影响的研究现状.其次,对光伏发电系统的电池特性进行简化,并基于PSASP仿真建立了光伏发电的电源模型;针对Benchmark模型,仿真了中压配网系统和低压微电网光伏发电接入情况;然后针对不同的天气条件,研究了不同形式的光伏发电系统接入对系统产生的稳态影响,以及不同容量的光伏发电系统接入对微电网稳态运行时电压质量的影响.最后提出了改善微电网电压质量的相关措施.