光伏系统与质子交换膜燃料电池联合控制方法研究

资源摘要信息: "本篇论文提出了一个运行与电网相连的混合系统的操作方法。该混合系统由光伏(PV)阵列和质子交换膜燃料电池(PEMFC)组成。光伏阵列通常采用最大功率点跟踪(MPPT)技术，以连续向负载提供最高功率，即使在辐照和温度变化导致其成为不可控源的情况下也是如此。通过与PEMFC的协调，混合系统的输出功率变得可控。本文介绍了两种操作模式：单元功率控制(UPC)模式和馈线流量控制(FFC)模式，这些模式可以应用于混合系统。还提出了两种控制模式的协调、混合系统中PV阵列与PEMFC的协调以及参考参数的确定方法。" 知识点详细说明: 1. 混合系统结构与组成: 本文提到的混合系统主要由两部分组成，分别是光伏(PV)阵列和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。光伏阵列是一种利用光电效应将太阳能转换为电能的装置，是可再生能源的一种形式。质子交换膜燃料电池则是一种高效、清洁的发电装置，使用氢气和氧气作为燃料，通过电化学反应产生电能。 2. 最大功率点跟踪技术(MPPT): 在光伏系统中，MPPT是一种确保系统以最高效率运行的技术，它能够调整光伏阵列的运行点，以达到在不同环境条件下（如变化的辐照度和温度）的最大功率输出。MPPT算法通过不断调整电力电子设备的工作状态，实现对光伏阵列输出功率的实时最优化。 3. 混合系统控制策略: 混合系统的输出功率可以通过协调PV阵列和PEMFC来控制。本文中提到的两种操作模式，即单元功率控制(UPC)模式和馈线流量控制(FFC)模式，都是为了实现这一目标。UPC模式侧重于通过直接控制单元的输出来管理功率流，而FFC模式则侧重于通过控制馈线（供电线路）上的功率流来管理系统的功率输出。 4. 控制模式的协调: 在混合系统中，不同的控制模式需要协调工作，以确保系统整体性能最优化。协调工作涉及到算法和控制策略的同步，确保在切换或调整过程中系统的稳定性不会受到影响，同时达到对负载需求的快速响应和对能量资源的高效利用。 5. 参考参数的确定: 为了有效控制混合系统，需要确定一系列参考参数。这些参数包括电压、电流、功率和频率等，它们能够提供系统状态的准确信息，指导控制模式的执行。确定这些参考参数是一个关键步骤，它直接影响到系统控制的精确度和可靠性。 6. 智能电网与混合系统集成: 该论文所研究的混合系统与电网的集成是智能电网发展的一部分。智能电网技术能够通过信息通信技术实现对电力系统的实时监控和管理，提高电网的效率、可靠性和可持续性。结合混合能源系统，智能电网能够更好地应对可再生能源的间歇性，实现能源的高效利用和负载需求的平衡。 7. 质子交换膜燃料电池(PEMFC)在混合系统中的应用: PEMFC是一种高效清洁能源转换设备，在混合系统中主要作为稳定和调节功率的角色，它可以快速启动，响应负载变化，提供不间断的电力输出。由于PEMFC对温度和湿度较为敏感，因此与MPPT技术配合使用，能够实现对整个混合系统的有效管理。 8. 软件模型与仿真: 文件中提到的".mdl"文件扩展名表明所用的是MATLAB/Simulink软件环境下的模型文件。通过建立混合系统的仿真模型，可以在虚拟环境中测试和验证不同的控制策略和操作模式，为实际应用提供理论依据和实践经验。仿真模型是现代电力系统设计和研究不可或缺的工具之一。 总结而言，本文涉及的混合系统概念、控制策略、技术细节及软件仿真为电力系统工程师和研究人员提供了深入理解和实际应用的宝贵信息。通过对这些知识点的掌握，可以更好地设计和优化电网结构，提高可再生能源在电力系统中的利用率，并提升整个电网的智能化水平。