文档介绍：太阳能光伏- 燃料电池联合发电系统蓄电池和燃料电池的配置研究
王侃宏1,侯佳松1,肖静静1,戚高启2,胡翠华1,白华夏1,刘少亮1
    ( 1. 河北工程大学,河北 邯郸 056038; 2. 中海油服,天津 304500)
    摘 要: 建立了联合系统的太阳能光伏阵列、燃料电池、电解槽、蓄电池等模块的数学模型,并对每个模块进行matlab / simulink 仿真模拟,重点模拟了在 1 kW 光伏条件下,蓄电池、燃料电池以不同功率( 0 W /1000 W,200 W /800W,500 W /500 W,800 W /200 W,1000 W /0 W) 分配时,输出功率特性以及各个情况下的费用问题,并通过实验进行验证,可知蓄电池、燃料电池按照 200 W/800 W 功率分配时,其效率、费用总体优于其他方案。
    关键词: 联合系统; matlab/simulink 模拟; 经济性分析
    中图分类号: TK514   文献标志码: A  文章编号: 1673-159X( 2011) 06-0043-05
    我国水力资源丰富,电解水制氢具有良好的发展前景,而且,我国的太阳能资源也比较丰富,太阳能取之不尽,但其本身存在着内在间歇性和不稳定性问题; 因此,利用光电制氢方法( 即太阳能光伏发电) 电解水制氢系统具有良好的发展前景。随着光伏电池转换效率的提高、成本的降低及使用寿命的延长,其用于制氢的前景不可估量。同时,太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节、贮存、转化能量,使得对用户的能量供应更为灵活方便。
    “电”具有容易从各种一次能源中制取,转换到其他各种形式能量的效率高,以及使用方便等特性,但它也存在难以大量储存和远距离输送的问题,而氢弥补了这些缺点,起到了与电互补的作用。传统的太阳能光伏发电系统用的是蓄电池,蓄电池具有效率高、能量密度低、自放电效率高、不宜长期储存等特点。而氢能具有能量密度高、易长期储存、无泄漏等优点,但电解氢装置和燃料电池效率较低。因此,氢能和蓄电池共同作用,有利于效率的提高和经济性要求。
    本文基于上述思想,对 1 kW 的光伏,通过模拟和实验,进行各个情况下蓄电池和燃料电池的配置研究,以及各个情况下的费用问题的研究。
    1 联合系统的模拟过程
    本文主要研究蓄电池、燃料电池之间的配比关系。假定光伏电量按某一定值 1 kW 计算,蓄电池、燃料电池按不同的电量分配,通过 matlab / simulink模拟出各种情况下输出功率的情况。
    1. 1 联合系统的原理图
    联合系统的原理图如图 1 所示。本文主要研究不同功率分配下通过蓄电池和燃料电池两路的情况。
     
    1. 2 联合系统模拟方案
    1) 1 kW 的光伏,完全通过蓄电池时,模拟出蓄电池的输出功率;
    2) 1 kW 的光伏,按照 20% ,80% 分配电量通过蓄电池、燃料电池时,模拟出此种情况下蓄电池、燃料电池的输出功率情况;
    3) 1 kW 的光伏,按照 50% ,50% 分配电量通过蓄电池、燃料电池时,模拟出此种情况下蓄电池、燃料电池的输出功率情况;
    4) 1 kW 的光伏,按照 80% ,20%