微電源類型及總結(jié)

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1、微電源是微電網(wǎng)中重要的組成部分。它反應(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)，采集本地信息來控制微電源。微電源自身中基本的動(dòng)作不需要為電源之間的聯(lián)系，即每個(gè)變換器在負(fù)荷變化的情況下不用與其他電源等裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？刂破鞯幕据斎肓渴禽敵龉β实姆€(wěn)定工作點(diǎn)時(shí)的母線電壓和功率。在時(shí)域中，電源總供給功率和負(fù)荷總需求功率都是動(dòng)態(tài)變化的，并且兩者并不是每時(shí)每刻都能達(dá)到供需平衡。在電源總發(fā)電功率大于負(fù)荷總需求功率時(shí)，將多余的能量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能單元中；同樣的，在電源總發(fā)電功率小于負(fù)荷總需求功率時(shí)，將儲(chǔ)能單元中儲(chǔ)能的能量以恰當(dāng)?shù)姆绞结尫懦鰜?。如今，?chǔ)能方式有許多種各種方式的性能也是各異

2、。需要研究根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定的需求來選擇儲(chǔ)能方式。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的電源都是同步發(fā)電機(jī)。然而，微電源因燃料來源而各不相同，我們可以將供電電源分成三種基本的大類：一、直流電源，如燃料電池、太陽能電池、蓄電池以及儲(chǔ)能電容器等，其并網(wǎng)方式如圖1。燃料電池燃料電池主要由陽極、陰極和電解液構(gòu)成，陽極，即燃料電極，為燃料和電解液提供一個(gè)結(jié)合面，用以催化氧化反應(yīng)以及驅(qū)動(dòng)電子到達(dá)外部電路；陰極，即氧氣電極，為氧氣和電解液提供一個(gè)結(jié)合面，用以催化還原反應(yīng)以及接收來自外部電路的電子；電解液用于轉(zhuǎn)移在燃料和氧氣電極反應(yīng)中產(chǎn)生的各種離子，催化劑的材料可以是金屬鉑、銀或鎳等。

3、到目前為止，使用最廣的是氫－空氣或氫－氧氣型燃料電池。氫氣是一種理想的無污染燃料，在所有燃料中，它具有最高的能量密度，燃燒后的副產(chǎn)品為純凈水。燃料電池可按電解質(zhì)的性質(zhì)分為許多類：聚合電解質(zhì)膜電池(PEM)、堿性燃料電池(AFC)、磷酸型燃料電池(PAFC)、固體電解質(zhì)燃料電池(SOFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)，其中磷酸型燃料電池最接近商業(yè)化，新一代的熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池則被認(rèn)為最值得推薦用于電力系統(tǒng)的發(fā)電。燃料電池具有以下特點(diǎn)：(1)效率高且不受負(fù)荷變化的影響。(2)清潔無污染、噪音低；(3)安裝周期短、安裝位置

4、靈活，可省去配電系統(tǒng)的建設(shè)。燃料電池與集中式機(jī)組相比較，它適應(yīng)負(fù)荷變化的能力很強(qiáng)，當(dāng)負(fù)荷在25%～100%范圍內(nèi)變化時(shí)，電池效率不受影響，而且跟蹤負(fù)荷變化的速度很快，但是它的化學(xué)能是有限的，轉(zhuǎn)化的電能越多，能量消耗得越快，即滿足以下關(guān)系式：≤E式中——每個(gè)燃料電池組的功率；n——燃料電池組的個(gè)數(shù)；E——燃料電池的總功率。燃料電池的電壓數(shù)學(xué)模型其表示如下:；式中E——燃料電池的電動(dòng)勢(shì)；ET——溫度為T時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)；T——燃料電池的運(yùn)行溫度；R——?dú)怏w常數(shù)；F——法拉第常數(shù)；、、-----輸出的H2,O2,H20的摩爾比；RFC——電池的歐姆

5、內(nèi)阻隨著燃料電池技術(shù)的突破和制氫技術(shù)的不斷進(jìn)展，燃料電池可以與太陽能光伏電池或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成“太陽能光伏(或風(fēng)力發(fā)電)制氫儲(chǔ)能－燃料電池發(fā)電系統(tǒng)”，以制氫儲(chǔ)能替代傳統(tǒng)的蓄電池儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。當(dāng)日照(風(fēng)源)情況良好時(shí)，通過電解水制氫將多余的電能儲(chǔ)存起來；在夜晚或陽光不足(風(fēng)力不足)時(shí)，將儲(chǔ)存的氫通過燃料電池再轉(zhuǎn)換為電能，繼續(xù)向負(fù)載供電，從而保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。這種系統(tǒng)具有儲(chǔ)能密度高，使用壽命長，運(yùn)行成本低，沒有污染等優(yōu)點(diǎn)。光伏電池圖1直流逆變電源太陽能光伏電池(PhotovoltaicCell－PV)發(fā)電技術(shù)是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)

6、直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。采用光伏電池發(fā)電具有不消耗燃料、不受地域限制、規(guī)模靈活、無污染、安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是光伏電池的轉(zhuǎn)換效率低。目前應(yīng)用的太陽電池是一種半導(dǎo)體器件(如單晶硅、多晶硅)，受到太陽光照時(shí)能產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將太陽光能轉(zhuǎn)變成直流電能。在使用時(shí)將太陽電池封裝成組件，然后根據(jù)需要將組件串并聯(lián)組成方陣。我國年均日照長，輻射總量大，屬于太陽能資源較為豐富的國家之一，全國國土面積三分之二以上的地區(qū)每年日照時(shí)數(shù)大于2000h，僅陸地面積每年接受的太陽輻射能就約等于幾萬個(gè)三峽工程發(fā)電量的總和。主要優(yōu)點(diǎn)：是無廢氣排放、無化石燃料消耗。采用

7、與建筑物集成在一起的模塊可聯(lián)合生產(chǎn)低溫?zé)崮転榉块g供暖、優(yōu)良的模塊化結(jié)構(gòu)、幾乎不用維護(hù)以及優(yōu)良的帶部分負(fù)荷效率。關(guān)鍵問題1.光伏電池電能的價(jià)格比其他的分布式發(fā)電系統(tǒng)高；2.其次是輸出的功率是斷續(xù)的，不能與負(fù)荷完全匹配，因此常常需要蓄電池或其他輔助系統(tǒng)。光伏特型光伏電池的特性一般包括光伏電池的輸入輸出特性（伏安特性）、照度特性以及溫度特性伏安特性當(dāng)太陽光照射到電池上時(shí)，電池的電壓與電流的關(guān)系（伏安特性）可以簡(jiǎn)單的用圖2-1所示的特性曲線來表示。圖中：Voc為開路電壓；Isc為短路電流；Vpmax為最佳工作電壓；Ipmax為最佳工作電流。圖1-1

8、電池的伏安特性曲線最佳工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)電池的最大出力Pmax，其最大值由最佳工作電壓與最佳工作電流的乘積得到。實(shí)際使用時(shí)，電池的工作受負(fù)載條件、日照條件的影響，工作點(diǎn)會(huì)偏離最佳工作點(diǎn)。