固体氧化物燃料电池实用接口比较与电池能源系统

阿年代Deshpande
学系副教授电气工程技术与工程学院,王公Sayajirao巴罗达大学瓦尔道拉- 390001,印度古吉拉特邦

文摘

现代科技实践绿色技术概念的发电和供应。利用非常规的方法生成的重要性和电池(燃料细胞)作为电厂需要一个小时。纸已经试图效用与固体氧化物燃料电池集成使用DC / AC转换技术。使用固体氧化物燃料电池是通过提供工具建模为无限总线通过DC / AC转换。垫实验室模拟固体氧化物燃料电池和公共事业接口是为了建立固体氧化物燃料电池的参数和无限总线对直流电压和电流,活跃和无功功率的燃料电池和无限的公共汽车,燃料电池的端电压与无限的巴士,FC & IB三相电压和三相电流的IB。仿真结果表明1聚氨酯Vt FC和IB和足够的权力效用。比较与固体氧化物燃料电池更换电池也完成了。电池类似电厂规模与IB综合效用。垫实验室仿真结果都是相同的,有时更好(Vt, Vabc Iabc),与固体氧化物燃料电池直接比较。因此提出工作已经成功建立了实用与固体氧化物燃料电池和电池接口孤立的消费者或隔离设施。固体氧化物燃料电池的应用和实用程序界面可以利用分布式发电来源在孤立运行的微电网孤岛效应。

关键字

固体氧化物燃料电池(SOFC),电池,效用,逆变器,无限的公共汽车。

介绍

可持续发展和绿色技术正在清洁大气概念由于零排放水平。现代社会强调使用无污染能源的生成(非传统能源如风能、太阳能等)。领域的研究通过燃料电池和电池发电电厂增加了很多次。分布式发电的概念也会牵扯到下最小的电力系统。微电网运行在孤岛的条件提供了选择的紧急操作,电力系统与电力系统的正常运行。

固体氧化物燃料电池技术是一个概念获得广泛的重要性由于其应用程序作为发电装置或固定电站。固体氧化物燃料电池技术采用多种氧化物离子导电陶瓷材料作为电解质。锆是最常见的和被广泛接受为高温固体氧化物燃料电池电解质材料。由于工作温度高,SOFC熊的优势更快的反应动力学,燃料灵活性和不需要昂贵的低温燃料电池催化剂。它可以作为燃料消耗有限公司但不需要回收的二氧化碳从阳极到阴极导致系统的进一步简化。高温操作和宽容不洁净的燃料流使固体氧化物燃料电池结合煤气化装置时特别具有吸引力。固体氧化物燃料电池可以编造各种各样的自我支持与细胞的形状和配置不可行使用液体电解质。操作临时oC - 500 - 1000,燃料和氧化剂自然气体,生物天然气、氢气/氧气(空气),实现权力- 100 - 250千瓦,电解电荷载体- O2,应用程序生成器,固定电源。

世界场景对燃料电池市场的方法是实现系统的耐久性3000小时到5000小时和降低成本低于100美元/千瓦。以上概念与固体氧化物燃料电池集成,可以实现效用。DC / AC变换器和逆变器基本上是VSI和CSI的类型。VSI使用二极管整流器和一个电容式过滤器的前端和没有固有的再生能力。正弦脉宽调制和磁滞带电流控制方法被广泛用于调节电压大小和输出谐波脉动。PWM控制的几种方法,包括最新的空间矢量调制(SVM)技术和多层面介绍了逆变器与GTO、IGBT的IGCT的或深水的双重支持(双)美联储整流逆变器PWM逆变器高功率推动bi定向功率流和正弦电流的输入和输出与统一供给功率因数。

固体氧化物燃料电池领域的研究揭示近年来发展。c . j . Hatziadoniu[3]建议研究适合规划研究中,考虑两个主要的循环电压和功率控制与激励效用的动态性能及其敏感性等计划变量代混合和控制器响应速度。燃料电池和燃气轮机植物被认为是在分布式发电的研究,实用。Padulles[5]开发了模型的一般特征,植物结构适用于固体氧化物燃料电池技术,确定安全操作区域通过vi和》的情节。有考虑模拟方面工作。Sedghisigarchi[6]提出了固体氧化物燃料电池的动态响应快和慢的扰动,即。模型适用于小信号和瞬态稳定性研究。模拟在电力分析工具箱(PAT),基于垫实验室工具箱完成这对负载变化很快,显示温度和物种动态可以忽略。朱[7]微涡轮和固体氧化物燃料电池系统的建模,在独立模式。评估这些独立的模型表明,他们是合理和适用于缓慢的动态模拟。开发与实际配电系统控制策略进行分析提供的负载后服务涡轮机和燃料电池。

提出的工作试图项目/建立固体氧化物燃料电池在电池系统适用性。也为单独的应用程序应用固体氧化物燃料电池的微电网孤岛的条件,提出了分布式发电。固体氧化物燃料电池与电网表明独立应用程序的集成。文献调查没有独立的应用程序开发DG或微电网。波形式的电池和固体氧化物燃料电池,建立适用性SOFC在早些时候没有完成的工作。不做参数比较。从而导致了研究区域的固体氧化物燃料电池作为固定电源。

二世。造型的组件

固体氧化物燃料电池和能源电池越来越感兴趣的分布和/或可再生资源发电和储能。也有有趣的非线性DAE模型。

答:固体氧化物燃料电池的建模

燃料电池是一种大有前途的技术生产电能。复杂化的主要问题,设计高效和健壮的燃料电池相关电极加热和腐蚀。然而燃料电池在分布式发电将发挥重要作用。

燃料电池直流电流设定值¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½定义基于功率参考词头¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½设置点是有限的动态限制氢气流量成正比:

固体氧化物燃料电池作为电厂运行在微电网孤岛效应条件下,通过断路器操作。固体氧化物燃料电池在孤立的独立操作。(可变电压和频率)

固体氧化物燃料电池作为网格的分布式发电在独立操作。(微电网的概念)。

三世。模拟电路

固体氧化物燃料电池的模拟电路与效用建模为无限总线开发和模拟实验室里垫7环境。比较了以电池为电源设备与工具。

模型的固体氧化物燃料电池(SOFC)可以利用Sim电力系统。

f .电路描述:

固体氧化物燃料电池的系统包括连接到一个3φ无限总线通过IGBT逆变器。逆变器使用滞后开关操纵和控制有功功率的直轴电流无功功率时0 var。测量块为50千瓦。因此,一个有功功率参考1聚氨酯= 50千瓦。

仿真:

在t = 0, 0.3的有功功率参考(参照)聚氨酯吩咐。观察到捕获的引用是在0.2 s。

在t = 0.4 s,参照= 1聚氨酯吩咐。在0.2秒内再次裁判是捕获。

观察的H2,水和氧气压力显示,燃料电池没有达到一个新的平衡的模拟持续时间1秒。扩展的模拟时间需要观察化学反应的动力学。

假设:

1)燃料电池气体是理想。

2)只有一个定义在电极内部的压力。

3)燃料电池温度是不变的。

4)能斯特方程适用。

g .块模拟电路的参数:

1)固体氧化物燃料电池

四、结果与讨论

仿真的波形:

3000小时)固体氧化物燃料电池

诉的结论

固体氧化物燃料电池的接口与效用(无限总线)是获得模拟实验室里垫7。固体氧化物燃料电池是3000小时的电源提供实用的自治权。固体氧化物燃料电池取代电池技术在燃料电池市场的方法。固体氧化物燃料电池和效用之间的接口是基于电力电子DC / AC转换技术。仿真结果Vdc, Idc PQ、Vabc & Iabc建议固体氧化物燃料电池的应用接口与孤立的消费者效用或孤立的安装。固体氧化物燃料电池与无限的总线接口可以分布式发电应用程序以及用于微电网孤岛的条件下操作。从而提出工作建立了固体氧化物燃料电池开发接口和效用为电厂应用,分布式发电和微电网孤岛的操作技术。

确认

实验室模拟的设备基础垫7软件在技术和工程学院电子工程系使得这项工作为面向技术应用的开发。

引用

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