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分布式发电中燃料电池的研究

严流进  
【摘要】: 分布式发电(Dstributed Generation, DG)技术是一种新型的、很有发展前途的发电和能源综合利用方式。DG包括内燃机、微型燃气轮机、燃料电池、太阳能发电的光伏电池和风力发电等,其容量一般为数千瓦到几十兆瓦。由于燃料电池发电具有清洁、高效、建造时间短、可模块化等优点,而具有相当强的竞争力。燃料电池的应用领域非常广泛,它既可适用于集中发电,也可用作各种规格的分散电源和可移动电源等。随着发电技术研究的不断进步,燃料电池将会得到越来越广泛的应用。 合适的燃料电池动态模型对DG技术的研究起着很重要的作用。本文在目前已有模型的基础上,改进了适合于控制研究的非线性质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)系统的稳态模型,该模型考虑到了燃料利用率的影响和各种反应物随时间变化的压力,并运用Visual C++仿真实现。应用该模型,得到了电压-电流曲线图和功率-电流曲线图,以及电压暂态特性。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燃料利用率一般控制在0.7至0.9范围内比较好。详细阐述了燃料电池在并网运行时的控制策略,以及得出了在含燃料电池发电系统的潮流计算中,将燃料电池的并网节点当作PV节点来处理。 最后针对分布式发电系统的特点,按照IEC61970的标准,并参照已有的水电厂和热电联产电厂的公共信息模型(Common Information Model, CIM),建立了适合分布式发电系统的燃料电池电厂的CIM模型。


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