本文關(guān)鍵詞：基于PV-PEMFC-Battery的家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究

  更多相關(guān)文章： 光伏 燃料電池 熱電聯(lián)供 經(jīng)濟(jì)優(yōu)化 運(yùn)行控制

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)煤炭等化石燃料的需求越來越大,傳統(tǒng)不可再生能源的迅速減少給全世界敲響了警鐘,且近年來全國多地持續(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、無污染等許多優(yōu)點(diǎn),經(jīng)常被用來進(jìn)行熱電聯(lián)供。蓄電池能量密度高,但是體積大,且有一定程度的自放電,不適合用來長期存儲(chǔ)電量。目前許多針對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究沒有結(jié)合實(shí)際的光伏出力和家庭用電情況來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行容量規(guī)劃,也沒有整個(gè)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化容量,且也沒有對(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)上述問題展開了具體的研究。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/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,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,基本可以滿足家庭用戶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)果說明通過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,模擬了不同天氣情況下系統(tǒng)的運(yùn)行模式。仿真曲線包括模擬的光照強(qiáng)度,光伏出力,蓄電池的荷電狀態(tài),燃料電池的出力曲線和直流母線電壓等。從直流母線電壓變化可以看出系統(tǒng)在不同模式之間切換時(shí)基本可以保持穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：光伏 燃料電池 熱電聯(lián)供 經(jīng)濟(jì)優(yōu)化 運(yùn)行控制
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU83;TM91
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 課題研究的背景和意義10-12
• 1.1.1 課題研究的背景10-12
• 1.1.2 可再生能源和清潔能源的利用12
• 1.2 燃料電池的分類、工作原理及其優(yōu)點(diǎn)介紹12-16
• 1.3 熱電聯(lián)供系統(tǒng)原理16-17
• 1.4 熱電聯(lián)供研究現(xiàn)狀17-21
• 1.4.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.2 國外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4.3 混合熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 本文的主要工作21-23
• 第二章 熱電聯(lián)供系統(tǒng)各單元的建模23-39
• 2.1 光伏發(fā)電單元的建模和仿真23-26
• 2.1.1 光伏電池的數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.1.2 光伏電池的MATLAB模型及仿真分析24-26
• 2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的Thermolib模型和仿真26-32
• 2.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池的Thermolib模型26-27
• 2.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池模型的仿真分析27-29
• 2.2.3 質(zhì)子交換摸燃料電池的效率分析29-32
• 2.3 蓄電池的建模和仿真32-35
• 2.3.1 蓄電池的數(shù)學(xué)模型32-34
• 2.3.2 蓄電池的仿真分析34-35
• 2.4 電解槽的建模和仿真35-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的容量優(yōu)化39-46
• 3.1 熱電聯(lián)供系統(tǒng)的基本能量策略39
• 3.2 家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的負(fù)荷分析39-40
• 3.2.1 電負(fù)載情況分析39-40
• 3.2.2 熱負(fù)荷分析40
• 3.3 光伏出力和氣候分析40-42
• 3.4 熱電聯(lián)供系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化條件下的容量配比42-45
• 3.4.1 熱電聯(lián)供系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本分析42-43
• 3.4.2 基于Homer軟件的優(yōu)化容量配比43-45
• 3.5 系統(tǒng)的節(jié)能性分析45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 熱電聯(lián)供系統(tǒng)的控制運(yùn)行46-58
• 4.1 熱電聯(lián)供系統(tǒng)的整體運(yùn)行框圖46
• 4.2 DC/AC電路模型46-47
• 4.3 蓄電池充放電過程的控制47-48
• 4.4 燃料電池的控制48-53
• 4.4.1 燃料電池入口流率控制模型48-49
• 4.4.2 燃料電池堆的溫度控制模型49-52
• 4.4.3 熱量的存儲(chǔ)方案52-53
• 4.5 熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行控制53-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)和展望58-60
• 5.1 總結(jié)58
• 5.2 展望58-60
• 第六章 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 附錄67

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李馨芳;;熱電聯(lián)供在膠鞋行業(yè)的開發(fā)應(yīng)用[J];現(xiàn)代節(jié)能;1988年03期

2 李化;熱電聯(lián)供應(yīng)用于家庭的可行性[J];移動(dòng)電源與車輛;1994年04期

3 應(yīng)詩圣;天然氣熱電聯(lián)供[J];上海煤氣;2003年02期

4 高盛翔;;天然氣熱電聯(lián)供應(yīng)用的探討[J];工程與建設(shè);2006年02期

5 李金平;岳華;柏建華;馬濤;王建森;王林軍;;三級(jí)恒溫沼氣熱電聯(lián)供系統(tǒng)性能分析[J];中國沼氣;2009年06期

6 陳穎蓉;楊錦成;;分布式熱電聯(lián)供技術(shù)在上海世博會(huì)的應(yīng)用[J];上海電力;2010年01期

7 高慧峰;高頂云;周大漢;;模塊化分布式熱電聯(lián)供技術(shù)與實(shí)踐[J];上海節(jié)能;2011年10期

8 錢棣華;戴超仁;王炳全;;對(duì)大慶地區(qū)采用熱電聯(lián)供方案的分析[J];油田地面工程;1985年01期

9 方洪祖;第二屆《熱電聯(lián)供—透平機(jī)械》會(huì)議將于今年八月在瑞士召開[J];燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù);1988年02期

10 董祖康;;發(fā)掘現(xiàn)有工業(yè)鍋爐潛力實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供[J];北京節(jié)能;1991年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 林在豪;呂寧;錢觀榮;常謙翔;;上海浦東國際機(jī)場熱電聯(lián)供可行性研究[A];上海空港（第2輯）[C];2006年

2 白蘭;張文寶;于淑梅;;小型熱電聯(lián)供技術(shù)淺析[A];中國動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2007年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

3 康英偉;黃偉;薛陽;王亞楠;;固體氧化物燃料電池微型熱電聯(lián)供系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真[A];智能化電站技術(shù)發(fā)展研討暨電站自動(dòng)化2013年會(huì)論文集[C];2013年

4 朱辰元;薛飛;;關(guān)于家用燃?xì)鉄釟鈾C(jī)熱電聯(lián)供產(chǎn)品(MCHP)的研究[A];長三角清潔能源論壇論文專輯[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 齊萱;七一一所熱電聯(lián)供項(xiàng)目入選世博會(huì)[N];中國船舶報(bào);2009年

2 肖波;新世紀(jì)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)[N];中國機(jī)電日?qǐng)?bào);2002年

3 沈建苗;為熱電聯(lián)供技術(shù)正名[N];計(jì)算機(jī)世界;2007年

4 實(shí)習(xí)記者 王歡;“華能熱電聯(lián)供”年利稅2億[N];大慶日?qǐng)?bào);2011年

5 吳金;惠州大亞灣熱電聯(lián)供項(xiàng)目簽約[N];廣東科技報(bào);2004年

6 本報(bào)記者 田文杰 江濤;戮力同心 共建未來[N];晉中日?qǐng)?bào);2010年

7 陳鳳來邋馬路 通訊員 孫偉偉;衡水市區(qū)今冬實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供[N];河北日?qǐng)?bào);2007年

8 本報(bào)記者 王馨;大廠醞釀區(qū)域“熱電聯(lián)供”[N];南京日?qǐng)?bào);2008年

9 記者 王金法邋通訊員 王曉峰 孫育濤;國內(nèi)最大熱電聯(lián)供機(jī)組落戶勝利[N];中國石化報(bào);2008年

10 王金法 孫育濤;調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)實(shí)施熱電聯(lián)供[N];中國石化報(bào);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳劍;銳爾科技在西班牙市場的營銷策略研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 黃玉潔;基于PV-PEMFC-Battery的家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

3 張圣華;福建省能源環(huán)境工程熱電聯(lián)供技術(shù)應(yīng)用研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2007年

4 周超;太陽能熱電聯(lián)供系統(tǒng)工程技術(shù)開發(fā)與性能分析[D];大連理工大學(xué);2015年

5 許繼鋒;珠江啤酒廠熱電聯(lián)供機(jī)組節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2010年

6 萬力利;熱采稠油區(qū)塊熱電聯(lián)供技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2013年

7 趙云凱;基于排汽余熱回收的熱電聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[D];中北大學(xué);2015年

8 趙金艷;用于醫(yī)院建筑的熱電聯(lián)供系統(tǒng)方案及運(yùn)行策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 孫慧捷;勝利油田熱電聯(lián)供中心成本預(yù)警指標(biāo)體系設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

10 張興華;太陽能槽式聚光熱電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)性能分析研究[D];云南師范大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：869222