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)時間在毫秒級，采集本地信息來控制微電源。微電源自身中基本的動作不需要為電源之間的聯(lián)系，即每個變換器在負荷變化的情況下不用與其他電源等裝置進行數(shù)據(jù)交換。控制器的基本輸入量是輸出功率的穩(wěn)定工作點時的母線電壓和功率。在時域中，電源總供給功率和負荷總需求功率都是動態(tài)變化的，并且兩者并不是每時每刻都能達到供需平衡。在電源總發(fā)電功率大于負荷總需求功率時，將多余的能量儲存在儲能單元中；同樣的，在電源總發(fā)電功率小于負荷總需求功率時，將儲能單元中儲能的能量以恰當?shù)姆绞结尫懦鰜?。如今，?/p>

2、能方式有許多種各種方式的性能也是各異。需要研究根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定的需求來選擇儲能方式。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的電源都是同步發(fā)電機。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結(jié)合面，用以催化氧化反應(yīng)以及驅(qū)動電子到達外部電路；陰極，即氧氣電極，為氧氣和電解液提供一個結(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

3、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。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為最值得推薦用于電力系統(tǒng)的發(fā)電。

4、燃料電池具有以下特點：(1)效率高且不受負荷變化的影響。(2)清潔無污染、噪音低；(3)安裝周期短、安裝位置靈活，可省去配電系統(tǒng)的建設(shè)。燃料電池與集中式機組相比較，它適應(yīng)負荷變化的能力很強，當負荷在25%～100%范圍內(nèi)變化時，電池效率不受影響，而且跟蹤負荷變化的速度很快，但是它的化學能是有限的，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——每個燃料電池組的功率；n——燃料電池組的個數(shù)；E——燃料電池的總功率。燃料電池的電壓數(shù)學模型其表示如下:；式中E——燃料電池的電動勢；ET——溫度為T

5、時的標準電動勢；T——燃料電池的運行溫度；R——氣體常數(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)的不斷進展，燃料電池可以與太陽能光伏電池或風力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成“太陽能光伏(或風力發(fā)電)制氫儲能－燃料電池發(fā)電系統(tǒng)”，以制氫儲能替代傳統(tǒng)的蓄電池儲能環(huán)節(jié)。當日照(風源)情況良好時，通過電解水制氫將多余的電能儲存起來；在夜晚或陽光不足(風力不足)時，將儲存的氫通過燃料電池再轉(zhuǎn)換為電能，繼續(xù)向負載供電，從而保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性

6、。這種系統(tǒng)具有儲能密度高，使用壽命長，運行成本低，沒有污染等優(yōu)點。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)是利用半導體材料的光電效應(yīng)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、維護簡單等優(yōu)點。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體器件(如單晶硅、多晶硅)，受到太陽光照時能產(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

7、，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三峽工程發(fā)電量的總和。主要優(yōu)點：是無廢氣排放、無化石燃料消耗。采用與建筑物集成在一起的模塊可聯(lián)合生產(chǎn)低溫熱能為房間供暖、優(yōu)良的模塊化結(jié)構(gòu)、幾乎不用維護以及優(yōu)良的帶部分負荷效率。關(guān)鍵問題1.光伏電池電能的價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

8、輸出特性（伏安特性）、照度特性以及溫度特性伏安特性當太陽光照射到電池上時，電池的電壓與電流的關(guān)系（伏安特性）可以簡單的用圖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電池的伏安特性曲線最佳工作點對應(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。實際使用時，電池的工作受負載條件、日照條件的影響，工作點會偏離最佳工作點。