计及多堆燃料电池效率特性的氢储混合系统协调优化控制方法

针对传统多堆燃料电池的控制方法难以解决系统全功率范围高效运行与暂态电压稳定的问题,提出了一种计及多堆燃料电池效率特性的氢储混合系统协调优化控制方法,分为系统优化分配层与装备协调控制层。在系统优化分配层,提出了一种优化分配与轻载运行策略,以多堆燃料电池系统的效率最优为目标求解全功率映射集合,实现多堆燃料电池功率的优化分配,并避免燃料电池运行于轻载区间;在装备协调控制层,提出了一种燃料电池和电池组暂态功率快速平衡控制与稳态能量互补方法,实现两者之间暂、稳态的能量互补,抑制系统直流母线电压波动,提高系统的运行稳定性。基于Simulink平台进行算例分析,结果验证了所提协调优化控制方法的可行性与正确性。

轨道交通多堆燃料电池系统架构及控制技术研究

为了满足轨道交通车辆大功率应用需求,文章提出了一种轨道交通用多堆燃料电池系统架构和控制方法。首先,依据多堆燃料电池系统定义,设计了多堆系统的拓扑结构,包括整体系统、单堆系统、热管理系统和电气系统;然后,对多堆系统的控制系统进行了设计,包括网络拓扑结构、控制流程和功率分配策略;最后,研制了350 kW多堆燃料电池系统样机,并在中国中车某型调车机车上进行了装车验证。结果表明,方案可满足调车机车日常工作的大功率需求,样机的额定工作点效率达到42.1%。

多堆共轨燃料电池脉冲阀引射器仿真分析

基于某峰值功率为200 kW的大功率三堆共轨质子交换膜氢燃料电池(PEMFC),使用Fluent软件对脉冲阀引射器单体和供氢系统的多缸共轨脉冲阀引射器进行稳态计算流体力学(CFD)迭代计算,确定引射器方案,利用引射器台架试验验证了设计方案和仿真模型的可靠性,对脉冲阀引射器引射系数的影响因素进行仿真分析,可知同等压力变化条件下,二次流喷射压力对引射系数的影响最大,入堆压力次之,喷射压力影响最小,同时,氮气含量对引射系数影响较大,最后进行脉冲阀引射器瞬态仿真分析,结果表明:同稳态结果相比较,瞬态条件下计算的引射系数有很大的裕度,因此在电堆实际工作时可以进一步覆盖低功率工况;保持脉冲阀占空比不变,提高喷射频率,有利于引射系数的提高。

多堆燃料电池系统分级冷起动策略研究

本文针对燃料电池系统低温冷起动现行国家标准中的测试方法与要求,结合多堆燃料电池系统新型结构,研究其冷起动控制策略,并加以有效性验证。

轨道交通用多堆燃料电池发电系统拓扑及系统控制与检测方法综述及展望

在现代轨道交通系统中,采用燃料电池为动力电源是当前的热门研究课题。然而,因为燃料电池单体系统存在功率较低、耐久性不足、系统成本较高等缺点,燃料电池系统在现代轨道交通运输市场的大规模投入使用仍受到限制。为解决这些问题,根据现代轨道交通车辆整体性能要求,该文对国内外多堆燃料电池发电系统技术的研究现状进行梳理、归纳和总结,从多堆燃料电池发电系统拓扑结构和控制、检测方法两个方面,分析不同多堆系统拓扑结构设计和控制、检测方法对轨道交通车辆整车性能的影响,最后对轨道交通用多堆燃料电池发电系统的发展前景和研究方向进行展望。

多堆柄锈菌侵染不同抗性玉米的组织病理学研究

[目的]了解不同抗感玉米自交系对南方锈病的组织病理学反应,为今后筛选不同类型抗病自交系提供参考。[方法]采用曲利苯蓝透明染色法,以4个玉米自交系为材料,研究了玉米南方锈病致病菌—多堆柄锈菌在不同抗性材料上侵染过程的组织学特征。[结果]多堆柄锈菌侵入和定殖可以分为5个阶段:孢子萌发与芽管形成、附着胞形成、侵入细胞、胞内吸器产生、菌丝在细胞间扩展。在不同抗性的玉米材料上,病菌孢子萌发和芽管形成差别不明显,但侵入后病菌在不同抗性材料内的发育进程和发育程度具有显著差异。在抗病玉米材料上,病菌初生菌丝、吸器母细胞、次生菌丝的形成时间推迟,胞内吸器少,菌丝分枝少,菌丝生长缓慢。[结论]这些抗性特征与田间表现出的细胞过敏性坏死、叶片上夏孢子堆少的特征具有一致性。

基于EKF在线辨识的多堆燃料电池系统最大效率点跟踪控制方法

为保证多堆燃料电池系统(multi-stack fuel cell system,MFCS)在负载不断变化条件下仍能稳定运行在最大效率点,该文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)在线辨识算法的MFCS最大效率点跟踪控制的方法。该方法利用EKF的实时在线拟合能力,快速实现对MFCS效率/功率曲线的辨识,做到实时估计系统最大效率点功率,并通过功率分配方法实现各个电堆间出力的合理分配,来达到维持系统在最大效率点处稳定运行的目的。最后,在搭建的RT-LAB半实物硬件在环测试平台上,与扰动观测(perturb and observe,P&O)算法进行了对比分析。实验结果证明,该文所提方法能够快速的实时估计MFCS最大效率点功率并且实现跟踪控制,减小燃料电池功率变化率等退化参数,提高燃料电池的耐久性。

玉米多堆柄锈菌的生物学特性

根据症状和夏孢子形状、大小和颜色等 ,将浙江省淳安县等地近年来流行的玉米锈病鉴定为由多堆柄锈菌 (PucciniapolysoraUnderw)引起的玉米多堆锈病。该菌夏孢子发芽最适温度为 2 6℃ ;夏孢子发芽还必须有水滴和空气。有自然光时夏孢子发芽率最高 ,其次为黑色和蓝色光 ,而黄、红、绿色光发芽最少。在适宜条件下 ,夏孢子经 7h发芽率达最高。夏孢子存活期 ,在 - 15℃时不到 5d ,12～ 2 0℃时鲜病叶为 10d ,风干病为 15～ 30d。喷雾毛笔刷、手指涂孢子悬浮液和手指擦干孢子粉 4种接种方法的发病率、病情指数均相似。玉米苗期到乳熟期接种的发病率可达 98%～ 10 0 % 。

车用多堆燃料电池系统能量管理与控制策略

针对单堆燃料电池系统的输出功率、效率和寿命问题,对车用多堆燃料电池(multi-stack fuel cell,MFC)系统的能量管理策略(energy management strategy,EMS)与控制策略进行研究。提出了多级能量管理策略,其中第一级EMS基于工况对MFC系统与动力电池系统间的能量进行自适应分配,第二级EMS引入兼顾效率和寿命的目标优化函数,优化分配每个电堆的功率输出。研究结果表明,在满足同一电功率负载工况需求条件下,与单堆燃料电池系统相比较,MFC系统的燃料经济性可提高约4%,系统寿命性能也有所改善。

求解多堆垛机协同调度优化问题的量子蝙蝠算法

针对肉鸡仓储式养殖给料调度优化问题,以多堆垛机协同给料完成时间最短为优化目标,建立多堆垛机协同给料模型,并基于蝙蝠算法(BA)对其进行求解。然而,该算法存在易早熟、收敛速度慢等缺点,为此,借用量子理论,引入启发式量子变异,提出量子蝙蝠算法(QBA),主要通过对非最优个体采用量子旋转门策略及自适应调整旋转角机制实现变异,从而增加了种群多样性,提高了全局寻优能力及求解效率。最后,通过仿真实例验证了该算法的有效性。

考虑燃料电池老化的多堆自适应功率分配方法

为延长多堆燃料电池系统(multi-stack fuel cell system,MFCS)使用寿命,保证运行过程中各电堆总体退化性能逐渐趋于一致,针对大功率质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统,提出了一种考虑电堆老化的MFCS自适应功率分配方法.在MFCS运行过程中,由于燃料电池输出功率会随不同运行条件而动态变化,导致每个电堆老化程度通常不一致,因此提出量化指标电压退化程度(voltage degradation degree,VDD)来表征燃料电池在运行过程中电堆的老化程度;还采用燃料电池半经验模型来模拟老化对电堆性能的影响;最后,通过RT-LAB搭建硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)测试平台,与原有的功率分配方法做比较.结果表明:该方法能协调各燃料电池出力,减缓电堆老化速率;相较于平均功率分配方法和链式功率分配方法在MFCS的氢耗量上分别降低了13.59%和8.04%.

多Agent理论在多堆多机核动力装置中的应用

在建立多堆多机核动力装置模型的基础上应用基于多Agent理论的智能控制系统并进行仿真试验,相比于传统PID控制,冷却剂平均温度和出口蒸汽压力的超调量减小,稳定时间变短,而汽轮机功率响应稍微慢了一点,但其峰值超调变小了,有利于提高核动装置的安全性和可靠性。

多堆厂址放射性气载流出物排放限值的优化研究

提出多堆厂址气载流出物排放上限计算和排放量分配的多目标优化模型,探讨了文中建立的优化模型在多堆厂址排量限值、运营管理方面的应用。对秦山多堆厂址开展案例分析,结果表明此模型不仅有利于辐射防护优化,而且进行排放量分配的优化管理的可操作性较强。

基于AT89S52的多堆DMFC控制系统的设计

研究了直接甲醇燃料电池(DMFC)的工作机理及影响因素,针对分堆并接式甲醇燃料电池系统提出了一种多堆组合型联合供电结构,并设计了基于AT89S52单片机的多堆DMFC控制系统。实现了多个电堆工作温度、电堆输出电压和电流等参数的实时监测,通过多堆协调工作算法,可以有效地对多堆组合型直接甲醇燃料电池进行管理控制,从而避免电堆衰减带来的影响,提高了直接甲醇燃料电池的整体功率,使系统更加平稳有序地对外进行供电。

基于功率自适应分配的多堆燃料电池系统效率协调优化控制

针对单体燃料电池存在输出功率有限、耐久性不足以及系统成本较高等缺点,多堆燃料电池发电系统成为了研究热点。针对大功率车辆的实际传动性能要求,重点研究了并联拓扑结构下的多堆燃料电池系统运行特性,提出一种基于功率自适应分配的多堆燃料电池系统效率协调优化控制方法,实现了各个电堆输出功率的有效分配,并以系统整体效率最优为评价指标,使整个多堆系统处于最优运行状态,保证了大功率车辆用多堆燃料电池系统的高效、平稳运行。

考虑系统氢耗和耐久性的多堆燃料电池优化控制方法

为降低多堆燃料电池系统(multi-stack fuel cell system,MFCS)氢耗并延长运行寿命,提出一种计及系统氢耗和耐久性的多堆燃料电池系统优化控制方法,该方法以MFCS氢耗量和耐久性作为多目标,通过海鸥优化算法(seagull optimization algorithm,SOA)与无源控制(passive-based control,PBC)结合,实时优化每个单堆燃料电池系统输出功率,降低MFCS氢耗量,并兼顾约束功率波动率,提高MFCS耐久性,进而延长MFCS使用寿命。最后基于RT-LAB平台,搭建一套由3个不同性能的110kW质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统组成的MFCS实验硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)半实物平台,并从系统氢耗量和运行压力2个方面,与平均分配、链式分配、和基于运行性能衰减程度分配3种MFCS控制方法进行对比验证。结果表明,所提方法能够有效减小系统氢耗量,同时降低PEMFC输出功率波动率,进而提升MFCS耐久性,延长MFCS运行寿命。

多堆燃料电池系统温度模型预测控制

针对多堆燃料电池系统各电堆温度的控制问题,提出了一种将阴阳极出口气体温度作为电堆温度修正项的并联式热管理子系统模型,并对多堆燃料电池系统进行热平衡分析。首先,采用模型预测控制方法进行温度控制;然后,应用系统模型辨识的方法建立多个预测模型,通过切换预测模型控制不同工况点的电堆温度过程;最后,设计测试工况进行仿真验证。结果表明:在相应的温度指标下,并联式热管理子系统应用模型预测控制算法能够快速准确地进行多堆燃料电池系统中各电堆的温度控制,并且增加典型工况点的多个预测模型有助于提升控制效果,使得超调量减小,调节时间缩短。

多堆核电场址概率风险评价中的始发事件分析

绝大多数核电厂概率风险评价均以单个反应堆为单位,安全目标的制定也是如此。事实上,同一场址(site)上有多座核电厂(plant)、同一厂址(plant)上有多个反应堆(reactor)的情况并不罕见。为将概率风险评价从单个反应堆推广至整个场址,本文在定义场址风险的基础上,针对始发事件展开分析,给出其分类及识别方法建议。分析表明,多堆场址的始发事件可归入2类单堆始发事件,以及3类多堆始发事件。此结果是开展多堆场址概率风险评价的第1步,具有重要价值。

基于Salp群算法的多堆燃料电池系统效率优化控制方法

为提高多堆燃料电池系统(multi-stack fuel cell system,MFCS)整体效率和维持母线电压的稳定,该文提出一种基于Salp群算法(Salp swarm algorithm,SSA)的MFCS效率优化控制方法。利用SSA算法的快速搜索能力实时优化系统整体效率,实现多个燃料电池间功率的合理分配,并通过下垂控制策略维持母线电压长期稳定。最后,在RT-LAB上搭建硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真平台,与平均功率分配方法和Daisy链式功率分配方法进行对比分析,从功率、效率、容错能力三方面做实验测试。结果表明,所提控制方法既可以保证MFCS整体效率实时优化,稳定母线电压,也可以增强系统容错性,减少MFCS运行成本且能提高燃料电池耐久性和抗扰动能力。