針對空間再生燃料電池系統(tǒng)水、氣、熱、電多能源綜合管理需求,提出一種分級能源管理方法,在傳統(tǒng)能源管理方法的基礎(chǔ)上采用增加管理子單元的方式實現(xiàn)各執(zhí)行部件的區(qū)域自治和系統(tǒng)的實時控制。以3 kW再生燃料電池系統(tǒng)高效穩(wěn)定的儲能供電控制需求為例,對分級能源管理方法應(yīng)用下電解池穩(wěn)定特性、燃料電池輸出特性及系統(tǒng)變載調(diào)節(jié)特性進行研究,并根據(jù)200 h長時運行工況、60℃溫度點運行工況及加減載運行工況,對應(yīng)用結(jié)果進行分析。結(jié)果表明:在200 h長時運行過程中,電解性能穩(wěn)定,電解電壓未見明顯上升;在60℃溫度點處,燃料電池工作高效,額定輸出功率3 kW時效率可達66%;在半載階躍變化時,母線電壓最大波動量為5 V,調(diào)節(jié)時間約為200μs。在整個運行過程,系統(tǒng)工作正常、穩(wěn)定,證明分級能源管理方法在空間再生燃料電池系統(tǒng)中應(yīng)用可行,且具有控制靈活、管理高效的優(yōu)勢。 

【文章來源】：航天器工程. 2020,29(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

半載階躍測試結(jié)果

空間再生燃料電池系統(tǒng)由燃料電池、電解池、輔助單元和管理單元構(gòu)成。其中:燃料電池是系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備,通過氫氣和氧氣的電化學反應(yīng)將化學能轉(zhuǎn)換成電能,并生成水;電解池是系統(tǒng)的儲能單元,通過電解燃料電池反應(yīng)的產(chǎn)物水,生成燃料電池工作所需的氫氣和氧氣;輔助單元是系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)條件保障,為系統(tǒng)提供氣路、水路、熱路部件;管理單元包括水管理單元、氣管理單元、熱管理單元和電管理單元,用于系統(tǒng)運行控制和能源管理�？臻g再生燃料電池系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。再生燃料電池系統(tǒng)的水、氣、熱、電能源管理,通常采用如圖2所示的傳統(tǒng)能源管理方法。圖2 傳統(tǒng)能源管理方法

圖1 空間再生燃料電池系統(tǒng)框圖圖2中,再生燃料電池系統(tǒng)由系統(tǒng)能源管理單元完成水、氣、熱、電所有執(zhí)行部件的控制,同時,系統(tǒng)能源管理單元還需要根據(jù)當前采集的部件信息判別系統(tǒng)運行狀態(tài);若診斷系統(tǒng)異常或故障,則在采取應(yīng)急措施的同時還要上傳頂層星地接口模擬設(shè)備,并不定時接收星地接口模擬設(shè)備下發(fā)的控制指令,實現(xiàn)系統(tǒng)控制或管理。這種管理方法完全依靠系統(tǒng)能源管理單元實現(xiàn)系統(tǒng)控制和能源管理,在系統(tǒng)遙測參數(shù)和控制參數(shù)較多時,經(jīng)常由于控制響應(yīng)不及時而出現(xiàn)電解電壓明顯上升、系統(tǒng)效率顯著降低等問題;并且,存在局部故障處理不及時而損傷整個系統(tǒng)的風險。為此,亟需優(yōu)化能源管理方法,保證再生燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3542882