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1、第40卷第12期電力系統(tǒng)保護與控制voI.40NO.122012年6月16日PowerSystemProtectionandControlJun.16,2012混合發(fā)電系統(tǒng)中的質(zhì)子交換膜燃料電池建模及其應(yīng)用潘文霞,陳健強,張陽,龔贊(河海大學可再生能源發(fā)電技術(shù)教育部工程研究中心,江蘇南京210098)摘要:包含燃料電池的獨立混合發(fā)電系統(tǒng)很多基礎(chǔ)問題與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)不同,有必要開展進一步的研究。為了研究這類混合發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)特性,在考慮質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)內(nèi)部雙層電荷層作用和熱力學特性的基礎(chǔ)上,基于RPM—SIM仿真平臺建立了PEMFC動態(tài)數(shù)學模型。對由柴油發(fā)電機
2、、異步風力發(fā)電機組和PEMFC構(gòu)成的小型混合發(fā)電系統(tǒng)進行仿真分析,為改善由于柴油發(fā)電機出力限制所導致的頻率偏移問題,提出功率變換器參考功率的計算方法,利用PEMFC和電解槽作為頻率調(diào)節(jié)單元,系統(tǒng)頻率得到很大程度的改善。所做的工作可為進一步研究包括PEMFC混合發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用、運行與控制提供有益的參考。關(guān)鍵詞:RPM—SIM;質(zhì)子交換膜燃料電池;混合發(fā)電系統(tǒng);頻率調(diào)節(jié)ModelingofPEMFCandapplicationinhybridpowersystemPANWen—xia,CHENJian—qiang,ZHANGYang,GONGYun(ResearchCente
3、rforRenewableEnergyGenerationEngineering,MinistryofEducmion,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)Abstract:Manybasicproblemsofisolatedhybridpowersystemincludingfuelcellsarediferentfromconventionalpowergenerationsystem,SOfurtherstudyisnecessary.Tostudythedynamiccharacteristicsofsuchhybridpow
4、ersystem,weconsiderthedouble-layerchargingeffectandthethermodTyrnamiccharacteristicinsidetheProtonExchangeMembraneFuelCells(PEMFC).BasedonmodularsimulatorRPM—SIM,thedynamicmathematicalmodelofPEMFCissetup.Thenasmallhybridpowersystemcontainingdieselgenerato~asynchronouswindturbinegeneratoru
5、nitandPEMFCissimulated.Inordertoavoidthefrequencyshiftproblemcausedbydieselgeneratoroutputlimit,thecalculationmethodofpowerinverterreferencepowerisproposed,whichUSeSPEMFCandelectrolyzerasthefrequencycontrollingunitandsystemtoimprovethesystemfrequencysignificantly.TheproposedmethodCanprovi
6、dereferencefortheapplication,operationandcontrolofPEMFChybridpowergenerationsystem.Keywords:RPM-SIM;dynamiccharacteristics;ProtonexchangeMembranefuelcells(PEMFC);hybridpowergenerationsystem;frequencycontrol中圖分類號:TM911.42;TM619文獻標識碼:A文章編號:1674—3415(2012)12-0013—06量要求的電力。這種獨立混合發(fā)電系統(tǒng)一般包括風0引言力
7、發(fā)電機光伏陣列、柴油發(fā)電機、燃料電池、蓄邊疆、海島、偏僻邊遠地區(qū)由于人口居住分散電池等l。和交通不便導致不能使用電網(wǎng)進行供電,通常采用為提高混合發(fā)電系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性,柴油發(fā)電機為當?shù)靥峁┍匾纳钣秒姾蜕a(chǎn)用可在混合發(fā)電系統(tǒng)中引入質(zhì)子交換膜燃料電池電,但柴油的運輸和存儲費用高,而且柴油發(fā)電對(PEMFC)儲能系統(tǒng),PEMFC以磺酸型質(zhì)子交換環(huán)境也造成一定的污染。這些地方往往蘊藏著豐富膜為電解質(zhì),以氫和氧為燃料,由于受到其交換膜的可再生能源,因此因地制宜建立由可再生能源與的熱特性的限制,PEMFC的運行溫度比其他燃料電常