基于PV/SOFC的分布式冷热电联供系统的仿真研究
发布时间：2021-06-05 11:54
在能源和环境的双重压力下,世界各国越来越重视清洁可再生能源的开发和利用。太阳能无疑是清洁可再生能源的典型代表,具有资源丰富、清洁无污染的优势,近年来得到广泛的开发和应用。但是太阳能受外界环境影响较大,具有间断性和不稳定性,由此本文设计了基于光伏电池和固体氧化物燃料电池联合的供能系统。固体氧化物燃料电池是一种效率高、可利用多种清洁燃料、零污染物排放的高温清洁电池。二者联合的分布式冷热电联供系统可以充分利用固体氧化物燃料电池产生的高温废气,大大提高了整个系统的能源利用效率。联供系统对于缓解能源危机和减少环境污染具有重要意义。当前我国在光伏/燃料电池联合供能方面的研究技术尚不成熟,对冷热电联供系统的研究也较少。相对而言,国外在这方面的研究比较领先,本文通过对国内外相关文献的阅读,进行了基于光伏电池和固体氧化物燃料电池的分布式冷热电联供系统的深入研究。本文设计的系统主要包括光伏阵列、固体氧化物燃料电池、溴化锂制冷机、换热器、电解槽、活性炭储氢罐、功率转换装置等。联供系统的工作原理是：电能由光伏阵列和固体氧化物燃料电池按照相应的控制规律联合供应；热能由换热器通过固体氧化物燃料电池的高温废气换热提...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３?ＰＶ／ＳＯＦＣ联供系统总体结构示意图??光伏阵列产生的是直流电，为了提高光伏阵列的光电转换效率，加入最大功??率跟踪装置保证光伏电池工作在最大功率点附近Ｐ０１；功率控制装置通过所需冷??
利用这一效应可实现发电，并将最基础的发电单元称为光伏电池（ＰＶ?ｃｅｌｌ）。??光伏电池是利用太阳能，直接将光能转化为直流电流的装置，其典型结构是由珪??等半导体材料制成的Ｐ－Ｎ结，非常类似于一个二极管，如图３．１所示。其中，??Ｎ极是渗入磯等多电子元素带负电的阴极，Ｐ极是惨入棚等少电子元素的带正电??的阳极，二者的接触面即Ｐ－Ｎ结，Ｐ－Ｎ结内部会形成由负极指向正极的内电场。??光子??．?＾?珊极接触??＼?１??．口?Ｉ￣Ｉ?ｍ?Ｉ￣￣Ｉ?口而＇??Ｐ－Ｎ?结?￣￣￣?￣?￣?￣??＾?阴极??阳极??金属底座?￣￣０?＋??图３．?１光伏电池的工作原理示意图??有阳光照射时，阴极的电子吸收光子能量被激发，在Ｐ－Ｎ结内部电场的作??用下，空穴由阴极流向阳极，电子由阳极流向阴极，如果外部的电路用导线接通??后，就会形成电流，送就是光伏效应ＰＳｊ。??单个的光伏电池产生电压很小，大约化５Ｖ左右，且输出电压值与光照强度、??环境温度密切相关。为满足实际应用中的大电压要求，通常使用光伏阵列，由若??干个光伏电池通过一定的串并联形式构成。??１３??
５表示的是光照强度，表示的是短路电流，■Ｋ）。表示的是开路电压，??。和Ｃ２表示的是修正系数，表示的是参考光照强度，表示的是参考温度。??根据Ｗ上的数学模型，建立光伏电池的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型如图３．３所示，模型参??数设置如下：１＾。５?＝?２１．５Ｆ；?Ｊｓｃｓ?＝?２．５／１；／ｍｓ?＝?２．３３／１?；咕５?＝?１７．２１＾；?ａ?＝?０．００２５＾４／。。??６?＝?０．００２８８１／；巧ｓ?＝?０．００已Ｑ；?ｆａｉｒ?＝?２０。。／ｃ?＝?０．３°Ｃ？ｎ２／Ｗ。??Ｂ???？?ｎ——ｒ＾〇ｌ——?Ｉ?．?ｒ＾Ｏ－＾?＾??Ｑ￣￣＊?？?Ｌｈ〇—Ｊ＝＾—??闷?Ｑ??￡１＂??？?＇?■??＠???图３．３光伏电池的Ｓｉｍ山ｉｎｋ仿真图??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏电池工程数学模型的比较研究[J]. 万晓凤,张燕飞,余运俊,康利平. 计算机仿真. 2014(03)
[2]数据中心冷热电三联供系统的运行模式分析及优化[J]. 都治强,任华华. 中国住宅设施. 2014(02)
[3]光伏系统典型MPPT控制方法比较研究[J]. 尤一龙,黄克亚,尤凤翔. 黑龙江科技信息. 2013(20)
[4]基于MATLAB/Simulink的光伏模糊最大功率点跟踪控制的研究[J]. 胡德安,韩新峰,彭莉萍,李利翔,张万年. 工业控制计算机. 2013(05)
[5]新型TEM发射装置所用整流逆变电路仿真研究[J]. 关宇晨,王少奎,冯思佳,姜宏达. 系统仿真技术. 2013(02)
[6]新能源技术的开发应用[J]. 谢言许. 才智. 2013(11)
[7]采用混合储能装置的独立光伏系统研究[J]. 易芳,易灵芝,杜小娟. 电源技术. 2013(03)
[8]模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用[J]. 黄克亚. 计算机仿真. 2013(03)
[9]基于MATLAB微型风电网的建模和仿真研究[J]. 沈正元,初翠平. 黑龙江电力. 2013(01)
[10]光伏电池的建模与仿真研究[J]. 司传涛,杨艺云. 广西电力. 2012(06)
博士论文
[1]基于燃气轮机/燃料电池联合发电的分布式发电系统建模仿真研究[D]. 施浩波.中国电力科学研究院 2011
[2]促进可再生能源发展的财税政策研究[D]. 栗宝卿.财政部财政科学研究所 2010
[3]SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算[D]. 刘杨华.湖南大学 2010
[4]太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究[D]. 韩崇巍.中国科学技术大学 2009
[5]光伏燃料电池混合发电系统控制设计与仿真研究[D]. 史君海.上海交通大学 2008
[6]独立的太阳能燃料电池联合发电系统的协调控制设计与仿真研究[D]. 李炜.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]基于PV/SOFC混合发电系统的建模及性能仿真研究[D]. 郭伟.山东大学 2014
[2]含燃料、光伏电池的微网建模及控制研究[D]. 李鹏程.新疆大学 2013
[3]单相光伏离网逆变器研究[D]. 王英衢.安徽大学 2013
[4]一类纯迟延系统的模糊控制系统设计与应用研究[D]. 郄力博.华北电力大学 2012
[5]燃料电池发电系统仿真与并联控制策略研究[D]. 侯云飞.武汉理工大学 2012
[6]太阳能光伏—燃料电池联合发电系统的研究[D]. 肖静静.河北工程大学 2011
[7]连退炉快冷段通带换热模式寻优[D]. 蔡廷辉.东北大学 2010
[8]考虑电压稳定的分布式发电最优配置[D]. 曾顺意.湖南大学 2010
[9]PV-SOFC联合发电系统建模及能量管理的研究[D]. 周文.华中科技大学 2009
[10]系统故障条件下分布式电源孤岛运行的研究[D]. 余娟.合肥工业大学 2009
本文编号：3212119
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．３?ＰＶ／ＳＯＦＣ联供系统总体结构示意图??光伏阵列产生的是直流电，为了提高光伏阵列的光电转换效率，加入最大功??率跟踪装置保证光伏电池工作在最大功率点附近Ｐ０１；功率控制装置通过所需冷??
利用这一效应可实现发电，并将最基础的发电单元称为光伏电池（ＰＶ?ｃｅｌｌ）。??光伏电池是利用太阳能，直接将光能转化为直流电流的装置，其典型结构是由珪??等半导体材料制成的Ｐ－Ｎ结，非常类似于一个二极管，如图３．１所示。其中，??Ｎ极是渗入磯等多电子元素带负电的阴极，Ｐ极是惨入棚等少电子元素的带正电??的阳极，二者的接触面即Ｐ－Ｎ结，Ｐ－Ｎ结内部会形成由负极指向正极的内电场。??光子??．?＾?珊极接触??＼?１??．口?Ｉ￣Ｉ?ｍ?Ｉ￣￣Ｉ?口而＇??Ｐ－Ｎ?结?￣￣￣?￣?￣?￣??＾?阴极??阳极??金属底座?￣￣０?＋??图３．?１光伏电池的工作原理示意图??有阳光照射时，阴极的电子吸收光子能量被激发，在Ｐ－Ｎ结内部电场的作??用下，空穴由阴极流向阳极，电子由阳极流向阴极，如果外部的电路用导线接通??后，就会形成电流，送就是光伏效应ＰＳｊ。??单个的光伏电池产生电压很小，大约化５Ｖ左右，且输出电压值与光照强度、??环境温度密切相关。为满足实际应用中的大电压要求，通常使用光伏阵列，由若??干个光伏电池通过一定的串并联形式构成。??１３??
５表示的是光照强度，表示的是短路电流，■Ｋ）。表示的是开路电压，??。和Ｃ２表示的是修正系数，表示的是参考光照强度，表示的是参考温度。??根据Ｗ上的数学模型，建立光伏电池的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型如图３．３所示，模型参??数设置如下：１＾。５?＝?２１．５Ｆ；?Ｊｓｃｓ?＝?２．５／１；／ｍｓ?＝?２．３３／１?；咕５?＝?１７．２１＾；?ａ?＝?０．００２５＾４／。。??６?＝?０．００２８８１／；巧ｓ?＝?０．００已Ｑ；?ｆａｉｒ?＝?２０。。／ｃ?＝?０．３°Ｃ？ｎ２／Ｗ。??Ｂ???？?ｎ——ｒ＾〇ｌ——?Ｉ?．?ｒ＾Ｏ－＾?＾??Ｑ￣￣＊?？?Ｌｈ〇—Ｊ＝＾—??闷?Ｑ??￡１＂??？?＇?■??＠???图３．３光伏电池的Ｓｉｍ山ｉｎｋ仿真图??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏电池工程数学模型的比较研究[J]. 万晓凤,张燕飞,余运俊,康利平. 计算机仿真. 2014(03)
[2]数据中心冷热电三联供系统的运行模式分析及优化[J]. 都治强,任华华. 中国住宅设施. 2014(02)
[3]光伏系统典型MPPT控制方法比较研究[J]. 尤一龙,黄克亚,尤凤翔. 黑龙江科技信息. 2013(20)
[4]基于MATLAB/Simulink的光伏模糊最大功率点跟踪控制的研究[J]. 胡德安,韩新峰,彭莉萍,李利翔,张万年. 工业控制计算机. 2013(05)
[5]新型TEM发射装置所用整流逆变电路仿真研究[J]. 关宇晨,王少奎,冯思佳,姜宏达. 系统仿真技术. 2013(02)
[6]新能源技术的开发应用[J]. 谢言许. 才智. 2013(11)
[7]采用混合储能装置的独立光伏系统研究[J]. 易芳,易灵芝,杜小娟. 电源技术. 2013(03)
[8]模糊PID控制在光伏发电MPPT中的应用[J]. 黄克亚. 计算机仿真. 2013(03)
[9]基于MATLAB微型风电网的建模和仿真研究[J]. 沈正元,初翠平. 黑龙江电力. 2013(01)
[10]光伏电池的建模与仿真研究[J]. 司传涛,杨艺云. 广西电力. 2012(06)
博士论文
[1]基于燃气轮机/燃料电池联合发电的分布式发电系统建模仿真研究[D]. 施浩波.中国电力科学研究院 2011
[2]促进可再生能源发展的财税政策研究[D]. 栗宝卿.财政部财政科学研究所 2010
[3]SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算[D]. 刘杨华.湖南大学 2010
[4]太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究[D]. 韩崇巍.中国科学技术大学 2009
[5]光伏燃料电池混合发电系统控制设计与仿真研究[D]. 史君海.上海交通大学 2008
[6]独立的太阳能燃料电池联合发电系统的协调控制设计与仿真研究[D]. 李炜.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]基于PV/SOFC混合发电系统的建模及性能仿真研究[D]. 郭伟.山东大学 2014
[2]含燃料、光伏电池的微网建模及控制研究[D]. 李鹏程.新疆大学 2013
[3]单相光伏离网逆变器研究[D]. 王英衢.安徽大学 2013
[4]一类纯迟延系统的模糊控制系统设计与应用研究[D]. 郄力博.华北电力大学 2012
[5]燃料电池发电系统仿真与并联控制策略研究[D]. 侯云飞.武汉理工大学 2012
[6]太阳能光伏—燃料电池联合发电系统的研究[D]. 肖静静.河北工程大学 2011
[7]连退炉快冷段通带换热模式寻优[D]. 蔡廷辉.东北大学 2010
[8]考虑电压稳定的分布式发电最优配置[D]. 曾顺意.湖南大学 2010
[9]PV-SOFC联合发电系统建模及能量管理的研究[D]. 周文.华中科技大学 2009
[10]系统故障条件下分布式电源孤岛运行的研究[D]. 余娟.合肥工业大学 2009
本文编号：3212119
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