光伏燃料电池蓄电池联合发电系统研究

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1、国内图书分类号：国际图书分类号：TM914TK9111Ⅵ912621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开光伏／燃料电池／蓄电池联合发电系统研究年姓级三Q二二级专二零一四年五月ClassifiedIndex：]'／I／19I／4,，T目f，T朋c712U．D．c：易2f．；SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTHERESEARCHOFPHOTOVOLTAIC／F'UELCELL／BATTERYHYBRIDPOWERSYSTEMGrade：2011Can

2、didate：ZhangHanyueAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceInEngineeringSpeciality：PowerSystemandItsAutomationSupervisor：Prof．ChenWeirongMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入

3、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密13，在年解密后适用本授权书；2．不保密团，使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)指导老师签名：日期：体释仉峨叫’以织I鼢瓣研，．．、l孙心签嗽瞽沙作玑划瑚扔日tt学西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作如下：1、根据本文所研发系统的目标和工况，分析设计了系统能量管理控制策略。2、通过蓄电池放电特性的测试，根据放电曲线和特性曲线提出一种针对本系统所采用蓄电池的SOC估算规

4、则。3、完成对联合发电系统硬件的搭建，利用无纸记录仪对系统数据的采集和处理分析，实现本文目标。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期．砒·心‘7西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要随着全球经济的快速发展，以及能源危机和环境污染两大问题的日益突出，新

5、能源的开发和利用势在必行。其中，太阳能和氢能的研究和应用日渐广泛。但是太阳能光伏发电内在间歇问题以及较大的波动会给其光伏发电的应用带来一定障碍，若将蓄电池、燃料电池和光伏电池结合，则能够有效地消除光伏发电系统间歇性功率波动的影响，提高系统效率。本文在进行联合发电系统模型建立和分析的基础上，根据负载需求和具体环境特点，提出适合在孤岛、尖峰和沙漠地带等远离电网覆盖区的小规模独立联合发电系统控制策略，通过模拟联合发电系统中光伏电池、燃料电池和蓄电池的匹配关系，并在此基础上搭建了联合发电系统硬件系统。在满足各电源部

6、分的能量利用效率的基础上，本文首先对系统母线连接方式进行分析选择，并根据本文所搭建系统的稳定、可靠连续供电的需求，进行了系统工作模式设定，主要包括白天模式、夜间模式和连续阴雨天模式。同时根据系统需求和设计原则，进行负荷设定，并在满足负荷需求的基础上对环境气候进行了分析，以确保能为系统提供足够能量来源。另外对光伏阵列、燃料电池、蓄电池和制氢电解器进行了容量匹配和选型，以匹配整个系统的设计开发。根据系统工作模式、环境条件和负荷的约束，本文提出一个针对性的能量协调控制管理策略，以实现各电源部分间稳定、可靠的无缝切

7、换。同时根据对铅酸蓄电池的放电特性的实验测试分析，提出一个针对本文所开发系统的蓄电池SOC估算规则。利用Matlab／Simulink工具对系统进行模型搭建、控制策略实现和仿真分析，并根据白天模式、夜间模式、连续阴雨天模式三种模式下系统工作情况进行了仿真分析，通过仿真可以得出，PFCBHPS系统模型能够满足本文所需的各种模式下为负载提供可靠而稳定的供电需求。为进一步分析本文所研发的光伏／燃料电池／蓄电池联合发电系统，本文进行了发电系统硬件系统的搭建，采用PLC实现系统多个电源供电之间的切换控制，并利用无纸记

8、录仪对系统进行数据采集和处理。另外本文将发电系统实验数据与Simulink搭建的仿真模型进行对比分析，通过分析得到的硬件数据测量结果与仿真结果基本一致，可进一步证明系统的正确性，最终完成整个联合发电系统的研发，实现了长期为．负载提供可靠、稳定的连续电能等工作要求。关键词：燃料电池；光伏电池；蓄电池；联合发电系统WiththerapidenvironmentalpoiluAbstractdevelopmentoft