太陽能光伏—燃料電池聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘要】：近年來,常規(guī)能源緊缺,環(huán)境污染嚴(yán)重,偏遠(yuǎn)地區(qū)電力供應(yīng)不足等現(xiàn)象,使得新能源的利用勢在必行,其中太陽能在近些年中的應(yīng)用比較廣泛。此外,太陽能光伏發(fā)電內(nèi)在間歇問題以及較大的波動會給其利用帶來障礙,有效的將蓄電池,燃料電池和光伏電池結(jié)合,消除光伏所產(chǎn)生的波動影響,提高系統(tǒng)效率,成為研究該聯(lián)合系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。 當(dāng)前,我國太陽能光伏發(fā)電方面的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟,并且在燃料電池方面的研究也處于基本成熟階段,但對光伏-燃料電池聯(lián)合發(fā)電統(tǒng)的研究主要還是處在仿真模擬階段,而國外實踐的光伏-燃料電池聯(lián)合發(fā)電統(tǒng)已取得了較好的結(jié)果,本文借鑒了國外的研究成果,通過模擬聯(lián)合系統(tǒng)中燃料電池、蓄電池的匹配關(guān)系,并通過實驗來對模擬結(jié)果加以驗證。 本文從我國能源現(xiàn)狀出發(fā),討論了氫能的優(yōu)點,以及其儲存、運輸方面的問題,研究了燃料電池的原理、分類、與蓄電池的區(qū)別,和存在的問題;分別建立了聯(lián)合系統(tǒng)的太陽能光伏陣列、燃料電池、電解槽、蓄電池等裝置的的數(shù)學(xué)模型,并通過matlab/simulink對每個模塊仿真模擬,確定出系統(tǒng)各部分的影響因素;接著,通過matlab/simulink分析了燃料電池和電解池的影響因素,指出各因素對該設(shè)備的影響趨勢及其原因,重點模擬了在1kw光伏條件下,蓄電池、燃料電池以不同功率分配,即0w/1000w,200w/800w, 500w/500w,800w/200w,1000w/0w時,輸出功率特性,以及各個情況下的費用問題;最后進(jìn)行了實驗研究,通過實驗驗證以上情況,結(jié)果表明:實驗的輸出功率值與模擬的輸出結(jié)果基本一致,從而,證實模擬結(jié)果的正確性,并得出如下結(jié)論:蓄電池、燃料電池按照200w/800w分配時,其效率,費用優(yōu)于其它方案。 【關(guān)鍵詞】：氫能 燃料電池 聯(lián)合系統(tǒng) matlab/simulink模擬
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 課題研究的背景和意義12-19
• 1.1.1 課題的研究背景12-16
• 1.1.2 可再生能源與低品位能源的利用16-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 圍外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 聯(lián)合系統(tǒng)研究意義22
• 1.4 本淪文的研究內(nèi)容22-24
• 第2章 氫能、燃料電池簡介24-37
• 2.1 氫能24-30
• 2.1.1 氫能的定義24-25
• 2.1.2 氫氣的制取25-26
• 2.1.3 氫的儲存26-29
• 2.1.4 氫的運輸29-30
• 2.2 燃料電池30-35
• 2.2.1 燃料電池結(jié)構(gòu)、工作原理31-32
• 2.2.2 燃料電池分類32-33
• 2.2.3 燃料電池特點33-34
• 2.2.4 燃料電池與蓄電池的區(qū)別34-35
• 2.3 存在問題35-36
• 2,3.1 安全問題35-36
• 2.3.2 技術(shù)問題36
• 2.3.3 資金問題36
• 2.4 木章小結(jié)36-37
• 第3章 聯(lián)合系統(tǒng)各部分的數(shù)學(xué)模型37-50
• 3.1 燃料電池模型37-43
• 3.1.1 開路電壓38-39
• 3.1.2 活化過電壓39-40
• 3.1.3 歐姆過電壓40-41
• 3.1.4 濃差過電壓41
• 3.1.5 電池的動態(tài)響應(yīng)41-43
• 3.2 光伏電池模型43-46
• 3.3 蓄電池模型46-47
• 3.4 電解池模型47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 聯(lián)合系統(tǒng)的模擬研究50-63
• 4.1 MATLAB／SIMUlink 簡介50-51
• 4.2 燃料電池、電解池影響因素51-54
• 4.2.1 各因素對蓄電池的影響51-53
• 4.2.2 各因素對電解池的影響53-54
• 4.3 聯(lián)合系統(tǒng)54-62
• 4.3.1 聯(lián)合系統(tǒng)的原理圖54-55
• 4.3.2 聯(lián)合系統(tǒng)模擬方案55-56
• 4.3.3 聯(lián)合系統(tǒng)模擬結(jié)果56-58
• 4.3.4 聯(lián)合系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析58-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 聯(lián)合系統(tǒng)的實驗研究63-70
• 5.1 實驗地點與時間63
• 5.2 實驗?zāi)康?/span>63
• 5.3 實驗所需的主要儀器、設(shè)備63-65
• 5.4 實驗的方案65-69
• 5.4.1 效率計算65-66
• 5.4.2 燃料電池、蓄電池輸出功率的驗證66-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第6章 結(jié)論與建議70-72
• 6.1 主要研究內(nèi)容70
• 6.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76-77
• 作者簡介及攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文77-78

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