氫光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)能源儲量的日趨枯竭以及環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,各國越來越重視可再生能源的開發(fā)與利用。在常用的可再生能源中,太陽能和氫能因其儲量的豐富得到廣泛的研究和應(yīng)用。但在實際應(yīng)用中,獨立的光伏電池和燃料電池發(fā)電系統(tǒng)都存在各自的缺點:光伏電池輸出特性易受環(huán)境因素影響導(dǎo)致其輸出不穩(wěn)定;燃料電池輸出穩(wěn)定,但對負(fù)載的變化響應(yīng)慢。這些缺點給人們利用氫能和太陽能帶來了困難。但從輸出特性來講,燃料電池和光伏電池具有很好的互補性,可通過建立聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的方式來

2、彌補獨立光伏電池和燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的不足。但聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)不是對獨立發(fā)電系統(tǒng)簡單的疊加,需要多種能源的協(xié)調(diào)配合,才能提高系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。因此本文針對氫光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了研究。
　　首先對聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中涉及的燃料電池、光伏電池、蓄電池和功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了研究。對燃料電池、光伏電池和蓄電池的工作原理和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了描述,并對其輸出特性進(jìn)行了分析研究。結(jié)合各種能源的輸出特性,本文選取了一種交錯并聯(lián)Boost級聯(lián)全

3、橋LLC的組合型DC/DC拓?fù)?并對其數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究。最后研究了單相離網(wǎng)型逆變器的拓?fù)浜蛿?shù)學(xué)模型。
　　其次對聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)采取分塊處理,分別針對燃料電池發(fā)電子系統(tǒng)和光伏電池發(fā)電子系統(tǒng)的架構(gòu)和控制進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計,主要針對系統(tǒng)對負(fù)載波動的平抑進(jìn)行了設(shè)計。同時為了提高能源的利用率,應(yīng)用變步長的擾動觀察法控制光伏電池和燃料電池工作在最大功率點,最后對DC/AC控制器進(jìn)行了設(shè)計。
　　然后整合燃料電池發(fā)電子系統(tǒng)和光伏電池發(fā)電子系統(tǒng)

4、,設(shè)計氫光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的架構(gòu),并針對此聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計了一種基于分層控制的協(xié)調(diào)控制策略:底層控制器負(fù)責(zé)快速響應(yīng)負(fù)載的變化及完成發(fā)電設(shè)備最大功率點的跟蹤,上層控制器負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)運行狀態(tài)跳轉(zhuǎn)以及按照設(shè)計的調(diào)度策略完成對光伏電池和燃料電池輸出功率的調(diào)度。
　　最后以長壽命交流燃料電池備用電源電堆及系統(tǒng)項目為支撐,對本文設(shè)計的協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行了仿真及實驗驗證。仿真及實驗結(jié)果表明:應(yīng)用本文設(shè)計的協(xié)調(diào)控制策略,聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)在各種工況下的輸出