亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)及其測(cè)試方法和裝置與流程

文檔序號(hào):11958963閱讀:914來(lái)源:國(guó)知局
一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)及其測(cè)試方法和裝置與流程

本發(fā)明涉及新能源發(fā)電領(lǐng)域,具體涉及一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)及其測(cè)試方法和裝置。



背景技術(shù):

隨著化石能源的日漸枯竭以及環(huán)境問(wèn)題的日益突出,世界各國(guó)都加緊了對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)與利用。如光能、風(fēng)能等自然能源均可作為發(fā)電能源,例如現(xiàn)有的太陽(yáng)能光伏電池即可將自然光能轉(zhuǎn)換為電能,但此類(lèi)自然能源波動(dòng)性較大,其轉(zhuǎn)換的電能無(wú)法直接并網(wǎng)運(yùn)行,而需要對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)能處理。

現(xiàn)有的自然能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能方式效率較低,由此導(dǎo)致對(duì)自然能源的利用率較低。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有的自然能源發(fā)電系統(tǒng)對(duì)自然能源的利用率較低的問(wèn)題。

有鑒于此,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng),包括:光伏電池子系統(tǒng),用于根據(jù)光能輸出電能;制氫子系統(tǒng),用于利用所述光伏電池子系統(tǒng)輸出的電能制氫氣;儲(chǔ)氫子系統(tǒng),用于儲(chǔ)存所述制氫子系統(tǒng)輸出的氫氣,并以可調(diào)流量輸出氫氣;氫發(fā)電子系統(tǒng),用于利用所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)輸出的氫氣發(fā)電。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能測(cè)試方法,包括:根據(jù)光伏電池的等效電路參數(shù)及環(huán)境仿真參數(shù)確定光伏電池的性能數(shù)據(jù);根據(jù)所述光伏電池的性能數(shù)據(jù)及制氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù);根據(jù)儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)與所述制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù)確定所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù);根據(jù)所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù)以及氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的性能數(shù)據(jù)。

相應(yīng)地,本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例還提供一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能測(cè)試裝置,包括:光伏電池測(cè)試模塊,用于根據(jù)光伏電池的等效電路參數(shù)及環(huán)境仿真參數(shù)確定光伏電池的性能數(shù)據(jù);制氫測(cè)試模塊,用于根據(jù)所述光伏電池的性能數(shù)據(jù)及制氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù);儲(chǔ)氫測(cè)試模塊,用于根據(jù)儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)與所述制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù)確定所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù);氫發(fā)電測(cè)試模塊,用于根據(jù)所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù)以及氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的性能數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng),利用光伏電池子系統(tǒng)可以將自然光能轉(zhuǎn)換為電能,其制氫子系統(tǒng)可以利用光伏電池子系統(tǒng)輸出的電能制氫氣,其儲(chǔ)氫子系統(tǒng)可以?xún)?chǔ)存氫氣,并以穩(wěn)定可控的速率輸出氫氣,最后氫發(fā)電子系統(tǒng)利用儲(chǔ)氫子系統(tǒng)輸出的氫氣進(jìn)行發(fā)電,由此本系統(tǒng)將氫氣作為能源載體,將不穩(wěn)定的自然光能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電能,由此提高了自然能源的利用率。

本發(fā)明實(shí)施例提供的性能測(cè)試方法及裝置基于耦合太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的氫儲(chǔ)能子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,在調(diào)試與參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,利用軟件平臺(tái)建立氫儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的多目標(biāo)仿真操作,為各子系統(tǒng)的設(shè)備選型、氫儲(chǔ)能系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供指導(dǎo)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中提供的光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的光強(qiáng)度隨時(shí)間變化示意圖;

圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施中的氫發(fā)電子系統(tǒng)的輸出電壓隨時(shí)間變化的示意圖;

圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能測(cè)試方法的流程圖;

圖5為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的光伏電池的等效電路得結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中,需要說(shuō)明的是,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機(jī)械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過(guò)中間媒介間接相連,還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通,可以是無(wú)線(xiàn)連接,也可以是有線(xiàn)連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

此外,下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng),如圖1所示,該系統(tǒng)包括:光伏電池子系統(tǒng)11、制氫子系統(tǒng)12、儲(chǔ)氫子系統(tǒng)13和氫發(fā)電子系統(tǒng)14,其中,

光伏電池子系統(tǒng)11用于根據(jù)光能輸出電能,光伏電池子系統(tǒng)中通常包括若干串并相連的光伏電池,其組成的電池陣列可以根據(jù)外部光照強(qiáng)度進(jìn)行發(fā)電,其電能輸出效率與外部光照強(qiáng)度的變化緊密相關(guān)。圖2是某時(shí)間段光強(qiáng)度隨時(shí)間變化的過(guò)程示意圖,如圖2所示光強(qiáng)度隨機(jī)波動(dòng)性較大,由此光伏電池子系統(tǒng)輸出的電能無(wú)法作為高質(zhì)量電能直接并網(wǎng)運(yùn)行。

制氫子系統(tǒng)12用于利用所述光伏電池子系統(tǒng)11輸出的電能制氫氣,具體可以依照水電解制氫的原理,電解水制氫過(guò)程即是氫氣和氧氣燃燒生成水的逆過(guò)程,制氫子系統(tǒng)的電解池是由電極、電解質(zhì)、隔膜以及電解槽等組成的。由于光伏電池子系統(tǒng)11的電能輸出過(guò)程波動(dòng)性較大,因此制氫子系統(tǒng)12的制氫過(guò)程也將受到影響。

儲(chǔ)氫子系統(tǒng)13用于儲(chǔ)存所述制氫子系統(tǒng)12輸出的氫氣,并以可調(diào)流量輸出氫氣。該子系統(tǒng)包括用于壓縮氫氣的壓縮機(jī)以及儲(chǔ)氫罐等部件,其輸出量可以通過(guò)儲(chǔ)氫罐的輸出口進(jìn)行設(shè)定。儲(chǔ)氫子系統(tǒng)13起到儲(chǔ)能作用,首先將制氫子系統(tǒng)12波動(dòng)性輸出的氫氣進(jìn)行儲(chǔ)存,然后以穩(wěn)定的流速輸出氫氣。

氫發(fā)電子系統(tǒng)14用于利用所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)13輸出的氫氣發(fā)電。圖3為擬合獲得的最終燃料電池輸出電壓隨時(shí)間變化關(guān)系示意圖,由于儲(chǔ)氫子系統(tǒng)13的氫氣輸出穩(wěn)定且是可控的,因此氫發(fā)電子系統(tǒng)的電能輸出過(guò)程是穩(wěn)定的。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng),利用光伏電池子系統(tǒng)可以將自然光能轉(zhuǎn)換為電能,其制氫子系統(tǒng)可以利用光伏電池子系統(tǒng)輸出的電能制氫氣,其儲(chǔ)氫子系統(tǒng)可以?xún)?chǔ)存氫氣,并以穩(wěn)定可控的速率輸出氫氣,最后氫發(fā)電子系統(tǒng)利用儲(chǔ)氫子系統(tǒng)輸出的氫氣進(jìn)行發(fā)電,由此本系統(tǒng)將氫氣作為能源載體,將不穩(wěn)定的自然光能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電能,由此提高了自然能源的利用率。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例還提供了一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能測(cè)試方法,該方法通過(guò)建立上述實(shí)施例中的光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型來(lái)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的性能,該模型的適用平臺(tái)包括Matlab、Fluent、Aspen等仿真模擬軟件,但不局限于此,包含業(yè)內(nèi)所知其它具有相近功能的仿真模擬軟件。

該模型主要包含光伏電池子系統(tǒng)模型、制氫子系統(tǒng)模型、儲(chǔ)氫子系統(tǒng)模型、氫發(fā)電子系統(tǒng)模型以及相關(guān)輔助逆變,控制分系統(tǒng)模塊輔助模型等部分。

對(duì)于光伏電池子系統(tǒng)模型,根據(jù)電子學(xué)理論,理想太陽(yáng)能光伏電池單體可以等效為一個(gè)光生電流源并聯(lián)一個(gè)正向偏置的理想二極管。根據(jù)光照、環(huán)境溫度和負(fù)載就可以使用光伏電池的伏安特性模型確定光伏電池的輸出功率,從而獲得給予制氫子系統(tǒng)模型的相關(guān)電流功率等相關(guān)仿真參數(shù)進(jìn)行下一步的計(jì)算與模擬。

對(duì)于制氫子系統(tǒng)模型,依照水電解制氫原理,電解水制氫過(guò)程的原理是氫氣和氧氣燃燒生成水的逆過(guò)程。獲得制氫子系統(tǒng)模型效率以及氫氣流量。從而獲得給予儲(chǔ)氫子系統(tǒng)模型的相關(guān)氫氣流量與壓力等相關(guān)仿真參數(shù)進(jìn)行下一步的計(jì)算與模擬。

對(duì)于儲(chǔ)氫子系統(tǒng)模型,通過(guò)制氫系統(tǒng)獲得氫氣流量參數(shù)進(jìn)行模擬,控制儲(chǔ)氫系統(tǒng)流量,即可穩(wěn)定控制氫發(fā)電子系統(tǒng)模型效率與功率輸出。

對(duì)于氫發(fā)電子系統(tǒng),需控制各時(shí)間段氫氣流量對(duì)于電流及工作溫度影響,以及電壓及效率變化,即可通過(guò)以上數(shù)據(jù)獲得相應(yīng)的模擬結(jié)果,從而對(duì)實(shí)際的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)整合,并進(jìn)行下一步的優(yōu)化與調(diào)試。

如圖4所示,本發(fā)明實(shí)施例提供的光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能測(cè)試方法包容如下步驟:

S1,根據(jù)光伏電池的等效電路參數(shù)及環(huán)境仿真參數(shù)確定光伏電池的性能數(shù)據(jù),其中等效電路參數(shù)例如可以包括內(nèi)阻值、光伏電池電流源參數(shù)、光伏電池單體數(shù)量等,環(huán)境仿真參主要包括環(huán)境溫度,光伏電池的性能數(shù)據(jù)例如可以是輸出電流、輸出電壓。

具體地,根據(jù)電子學(xué)理論,理想太陽(yáng)能光伏電池單體可以等效為一個(gè)光生電流源并聯(lián)一個(gè)正向偏置的理想二極管,據(jù)電子學(xué)理論,理想太陽(yáng)能光伏電池單體可以等效為一個(gè)光生電流源并聯(lián)一個(gè)正向偏置的理想二極管。當(dāng)計(jì)及光伏電池內(nèi)阻時(shí),可用圖5所示的等效電路來(lái)模擬。圖中,Iph為光生電流,D為理想二極管,Rs、RSh為光伏電池的內(nèi)阻,其中,串聯(lián)電阻Rs、由太陽(yáng)能電池電極自身電阻、半導(dǎo)體材料的體電阻、以及兩者之間的接觸電阻等組成,阻值較小,通常只有幾歐姆;并聯(lián)電阻Rsh為旁路電阻,模擬的是太陽(yáng)能電池由于材料缺陷、表面污染等原因造成的漏電流效應(yīng),其數(shù)值較大,通常為幾千歐姆,在仿真中可以做開(kāi)路處理;u為光伏輸出電壓,RL為虛擬等效負(fù)載。

由太陽(yáng)能光伏電池等效電路可以看出,太陽(yáng)能光伏電池可以等效為一個(gè)受控電流源,太陽(yáng)能光電池的光生電流Iph與光照強(qiáng)度大小和溫度有關(guān)。

由此,步驟S1可以包括如下內(nèi)容:

S11,根據(jù)所述多個(gè)串并聯(lián)的光伏電池單體等效電路的硬件參數(shù)確定所述光伏電池的等效電路的輸出電流;

具體地,可以利用下式確定所述光伏電池的等效電路的輸出電流IPV

<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>p</mi> </msub> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>p</mi> </msub> <msub> <mi>I</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>{</mo> <mi>exp</mi> <mo>&lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <mi>q</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>n</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>n</mi> <mi>p</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>A</mi> <mi>k</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&rsqb;</mo> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>}</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mrow> </msub> <mo>/</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>/</mo> <msub> <mi>n</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>G</mi> <mn>1000</mn> </mfrac> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>K</mi> <mi>T</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>T</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&rsqb;</mo> <mo>,</mo> </mrow>

式中,Iph為所述光伏電池單體等效的光生電流,單位:A;I0為所述二極管的反向飽和電流,單位:A;q為電子電荷,1.602×10-19C;A為所述二極管的PN節(jié)的理想因子,一般取值范圍為[6,7];k為玻爾茲曼常數(shù),1.38×10-23J/K;T為所述二極管的PN節(jié)溫度,單位:K;Rs、RSh為所述光伏電池單體等效電路的內(nèi)阻;np、nq分別為所述光伏電池的等效電路中光伏電池單體等效電路的串并聯(lián)組數(shù);UPV為所述光伏電池的等效電路的輸出電壓,單位:V;IPV為所述光伏電池單體等效電路的輸出電流,單位:A;G為照射到太陽(yáng)能電池板的有效光照強(qiáng)度,單位:W/m2;KT為所述光伏電池單體等效電路的短路電流的溫度系數(shù),單位:A/℃;Tref為預(yù)設(shè)參考溫度(一般為25℃),T為實(shí)際測(cè)試溫度,單位:K;Isc為所述光伏電池單體等效電路的短路電流,單位:A;

S12,根據(jù)給定的負(fù)載參數(shù)及溫度參數(shù),確定所述光伏電池的等效電路的輸出電壓;

具體地,可以利用下式確定所述光伏電池的等效電路的輸出電壓Upv

UPV=U+αΔTc+Rs(IPV-I),

<mrow> <msub> <mi>&Delta;T</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mi>G</mi> <mn>800</mn> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>N</mi> <mi>O</mi> <mi>C</mi> <mi>T</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mo>,</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>

其中,U是負(fù)載電壓,α為開(kāi)路電壓溫度系數(shù),NOCT為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度,△Tc為補(bǔ)償溫度,Ta為給定測(cè)試溫度,Ta,ref為標(biāo)準(zhǔn)溫度,Rs為所述光伏電池單體等效電路的串聯(lián)電阻,G為給定的光照強(qiáng)度。

根據(jù)光照、環(huán)境溫度和負(fù)載就可以使用光伏電池的伏安特性模型確定光伏電池的輸出功率,從而獲得給予制氫子系統(tǒng)模型的相關(guān)電流功率等相關(guān)仿真參數(shù)進(jìn)行下一步的計(jì)算與模擬。

S2,根據(jù)所述光伏電池的性能數(shù)據(jù)及制氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù);

制氫子系統(tǒng)模型中,依照水電解制氫原理,電解水制氫過(guò)程的原理很簡(jiǎn)單,是氫氣和氧氣燃燒生成水的逆過(guò)程。電解水制氫的電解池是由電極、電解質(zhì)、隔膜以及電解槽所組成。

由此,步驟S2可以包括如下步驟:

S21,根據(jù)給定的電解參數(shù)及所述光伏電池的性能數(shù)據(jù),確定制氫子系統(tǒng)電解過(guò)程中的電壓;

具體地,可以利用下式確定制氫子系統(tǒng)仿真模型在電解過(guò)程中的電壓Vel

<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>v</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>r</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>T</mi> </mrow> <mi>A</mi> </mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>s</mi> <mi>log</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> <mi>T</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mn>3</mn> </msub> <msup> <mi>T</mi> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> </mrow> <mi>A</mi> </mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>

其中,Vrev為可逆電池電壓,Iel可以是光伏發(fā)電模型中的IPV,A為電極面積,s為電極過(guò)電壓系數(shù),變量r1、r2、t1、t2、t3為不同電解槽特征參數(shù)。

S22,根據(jù)給定的電解參數(shù)及所述光伏電池的性能數(shù)據(jù),確定制氫子系統(tǒng)的制氫量;

具體地,可以利用下式確定制氫子系統(tǒng)仿真模型的氫氣摩爾流率

<mrow> <msub> <mi>&eta;</mi> <mi>F</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mi>A</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mi>A</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>f</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> </mrow>

<mrow> <msub> <mover> <mi>n</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <msub> <mi>H</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&eta;</mi> <mi>F</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>n</mi> <mi>c</mi> </msub> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>z</mi> <mi>F</mi> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

其中是氫氣摩爾流率,nc是每個(gè)電解槽堆的串聯(lián)電池?cái)?shù)量,F(xiàn)是法拉第常數(shù),z為每個(gè)反應(yīng)所轉(zhuǎn)移的電子數(shù),f1,f2亦為不同電解槽特征的參數(shù)。。

依照上述關(guān)系式,獲得制氫子系統(tǒng)模型效率以及氫氣流量。從而獲得給予儲(chǔ)氫子系統(tǒng)模型的相關(guān)氫氣流量與壓力等相關(guān)仿真參數(shù)進(jìn)行下一步的計(jì)算與模擬。

S3,根據(jù)儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)與所述制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù)確定所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù)。

儲(chǔ)氫子系統(tǒng)模型相對(duì)簡(jiǎn)單,通過(guò)制氫系統(tǒng)獲得氫氣流量參數(shù)進(jìn)行模擬,采用通常由壓縮機(jī)制造商提供的壓縮機(jī)效率來(lái)計(jì)算氫氣壓縮實(shí)際所需的工作量,由此步驟S3可以包括如下步驟:

S31,根據(jù)所述制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù)及給定的壓縮機(jī)參數(shù),確定儲(chǔ)氫壓縮機(jī)所需的功率;

具體地,可以利用下式確定儲(chǔ)氫壓縮機(jī)所需的功率Pcomp

<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>m</mi> <mi>p</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>&eta;</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>m</mi> <mi>p</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mfrac> <msub> <mi>n</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>o</mi> <mi>l</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mrow> <msub> <mi>n</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>o</mi> <mi>l</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <msub> <mover> <mi>n</mi> <mo>&CenterDot;</mo> </mover> <msub> <mi>H</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> <mi>R</mi> <mi>T</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>,</mo> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>o</mi> <mi>l</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>/</mo> <msub> <mi>n</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>o</mi> <mi>l</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>

其中,Pcomp為壓縮機(jī)所需的功率,ηcomp為壓縮機(jī)的效率,npoly是多方指標(biāo),是氫氣摩爾流率(此為電解槽產(chǎn)氫摩爾流率),R為氣體常數(shù),Tcomp是壓縮機(jī)入口溫度,Pc,out和Pc,in分別為所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的出口和入口氫氣壓力;

S32,根據(jù)給定的儲(chǔ)罐參數(shù)確定儲(chǔ)罐壓力。

具體地,可以利用下式確定儲(chǔ)氫罐壓力Pstorage

<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>o</mi> <mi>r</mi> <mi>a</mi> <mi>g</mi> <mi>e</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>n</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>o</mi> <mi>r</mi> <mi>a</mi> <mi>g</mi> <mi>e</mi> </mrow> </msub> <mi>R</mi> <mi>T</mi> </mrow> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>tan</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

其中,Pstorage是儲(chǔ)罐壓力,Vtank是儲(chǔ)罐容積,nstorage是儲(chǔ)罐內(nèi)的氫氣摩爾數(shù)??刂苾?chǔ)氫系統(tǒng)模型流量,即可穩(wěn)定控制氫發(fā)電子系統(tǒng)模型效率與功率輸出。

S4,根據(jù)所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù)以及氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的性能數(shù)據(jù)。

氫發(fā)電子系統(tǒng)中,需控制各時(shí)間段氫氣流量對(duì)于電流及工作溫度影響,以及電壓及效率變化,即可通過(guò)以上數(shù)據(jù)獲得相應(yīng)的輸出電壓、輸出電流。輸出功率等模擬結(jié)果,從而對(duì)實(shí)際的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)整合,并進(jìn)行下一步的優(yōu)化與調(diào)試。

本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)試方法,基于耦合太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的氫儲(chǔ)能子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,在調(diào)試與參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,利用軟件平臺(tái)建立氫儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的多目標(biāo)仿真操作,為各子系統(tǒng)的設(shè)備選型、氫儲(chǔ)能系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供指導(dǎo)。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例還提供了一種光伏耦合氫儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)性能測(cè)試裝置,如圖6所示該裝置包括:

光伏電池測(cè)試模塊61,用于根據(jù)光伏電池的等效電路參數(shù)及環(huán)境仿真參數(shù)確定光伏電池的性能數(shù)據(jù);

制氫測(cè)試模塊62,用于根據(jù)所述光伏電池的性能數(shù)據(jù)及制氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù);

儲(chǔ)氫測(cè)試模塊63,用于根據(jù)儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)與所述制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù)確定所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù);

氫發(fā)電測(cè)試模塊64,用于根據(jù)所述儲(chǔ)氫子系統(tǒng)仿真模型的儲(chǔ)氫性能數(shù)據(jù)以及氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的參數(shù)確定氫發(fā)電子系統(tǒng)仿真模型的性能數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的性能測(cè)試裝置基于耦合太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的氫儲(chǔ)能子系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,在調(diào)試與參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,利用軟件平臺(tái)建立氫儲(chǔ)能系統(tǒng)仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的多目標(biāo)仿真操作,為各子系統(tǒng)的設(shè)備選型、氫儲(chǔ)能系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供指導(dǎo)。

優(yōu)選地,所述光伏電池的等效電路包括多個(gè)串并聯(lián)的光伏電池單體等效電路,每個(gè)所述光伏電池單體等效電路均包括一個(gè)光生電流源,與所述電流源并聯(lián)的正向偏置二極管;

所述光伏電池測(cè)試模塊包括:

輸出電流測(cè)試模塊,用于根據(jù)所述多個(gè)串并聯(lián)的光伏電池單體等效電路的硬件參數(shù)確定所述光伏電池的等效電路的輸出電流;

輸出電壓測(cè)試模塊,用于根據(jù)給定的負(fù)載參數(shù)及溫度參數(shù),確定所述光伏電池的等效電路的輸出電壓。

優(yōu)選地,所述制氫測(cè)試模塊包括:

電解電壓測(cè)試模塊,用于根據(jù)給定的電解參數(shù)及所述光伏電池的性能數(shù)據(jù),確定制氫子系統(tǒng)電解過(guò)程中的電壓;

制氫量測(cè)試模塊,用于根據(jù)給定的電解參數(shù)及所述光伏電池的性能數(shù)據(jù),確定制氫子系統(tǒng)的制氫量。

優(yōu)選地,所述儲(chǔ)氫測(cè)試模塊包括:

功率測(cè)試模塊,用于根據(jù)所述制氫子系統(tǒng)的制氫性能數(shù)據(jù)及給定的壓縮機(jī)參數(shù),確定儲(chǔ)氫壓縮機(jī)所需的功率;

壓力測(cè)試模塊,用于根據(jù)給定的儲(chǔ)罐參數(shù)確定儲(chǔ)罐壓力。

顯然,上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例,而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。

當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
網(wǎng)友詢(xún)問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1