基于PV-PEMFC-Battery的家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)煤炭等化石燃料的需求越來(lái)越大，傳統(tǒng)不可再生能源的迅速減少給全世界敲響了警鐘，且近年來(lái)全國(guó)多地持續(xù)出現(xiàn)霧霾天氣，對(duì)人們的健康造成了嚴(yán)重的影響，尋找開(kāi)發(fā)新的清潔可再生能源是刻不容緩的舉措。新能源熱電聯(lián)供系統(tǒng)的使用，對(duì)于提高能源利用率有很大作用，特別是針對(duì)家庭用戶(hù)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，既可以減輕大電網(wǎng)的壓力，又靈活可控，有很大的發(fā)展空間。
　　燃料電池具有能量利用率高、體積小、噪音低、無(wú)污染等許多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常被用來(lái)進(jìn)行熱電聯(lián)供

2、。蓄電池能量密度高，但是體積大，且有一定程度的自放電，不適合用來(lái)長(zhǎng)期存儲(chǔ)電量。目前許多針對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究沒(méi)有結(jié)合實(shí)際的光伏出力和家庭用電情況來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行容量規(guī)劃，也沒(méi)有整個(gè)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化容量，且也沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行模式做詳細(xì)的分析。本文主要選用由光伏、蓄電池和質(zhì)子交換膜燃料電池組成聯(lián)合熱電聯(lián)供系統(tǒng)，就針對(duì)上述問(wèn)題展開(kāi)了具體的研究。
　　首先對(duì)各個(gè)分布式電源分別進(jìn)行建模，根據(jù)光伏、蓄電池、電池槽的各自數(shù)學(xué)模型搭建了MATLAB

3、/Simulink仿真模型，并分析了在不同條件下的輸出特性。對(duì)于燃料電池采用的是Thermolib模型，分析了在不同控制電流下燃料電池的電熱效率和最優(yōu)的氫氣進(jìn)氣流率，避免了能源的浪費(fèi)，提高資源利用率。
　　其次根據(jù)典型的家庭用電用熱負(fù)載和杭州當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)光照下光伏平均日出力曲線(xiàn)，結(jié)合系統(tǒng)各部分的成本，以靜態(tài)平均成本經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)，利用Homer軟件對(duì)光伏、蓄電池、燃料電池、電池槽、儲(chǔ)氫罐和逆變器的容量進(jìn)行了優(yōu)化配比。在此優(yōu)化配比下，系

4、統(tǒng)20年壽命周期內(nèi)產(chǎn)電量達(dá)484640kwh，產(chǎn)熱量為107960kwh，基本可以滿(mǎn)足家庭用戶(hù)的用電需求和大部分用熱需求。
　　最后根據(jù)前面的研究基礎(chǔ)搭建了熱電聯(lián)供系統(tǒng)的整體模型，且對(duì)蓄電池的充放電控制過(guò)程和燃料電池的能量管理系統(tǒng)分別搭建了模型，并對(duì)燃料電池的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果說(shuō)明通過(guò)控制冷卻水流率的方式能有效的控制燃料電池堆的溫度。對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的整體運(yùn)行進(jìn)行了控制仿真，根據(jù)不同光照強(qiáng)度下光伏出力的不同，模擬了不同