大功率氢燃料电池动力系统节能优化策略研究

燃料电池汽车动力系统温度与氢气消耗量均为评价其性能的重要指标,为提升大功率燃料电池动力系统热量控制效率和燃料经济性,通过构建大功率氢燃料电池动力系统模型,分析冷却系统等辅助部件能耗,在保证温度控制的基础上设计基于模糊逻辑控制的功率分配策略,提出以总氢耗最小为目标的热量与功率协同优化控制方法。结合115 kW燃料电池卡车整车参数,在Matlab/Simulink平台下进行控制策略及其优化策略的仿真分析,研究结果表明,相较于功率跟随控制策略,采用协同优化控制策略的百公里等效氢耗分别降低了8.04%和9.9%,证实了该策略在节能优化方面的有效性。

空间氢氧燃料电池技术发展现状与趋势分析

针对空间应用场景下的能源需求,对空间氢氧燃料电池技术现状和发展趋势进行分析,总结国内外在空间氢氧燃料电池发电技术的发展趋势,面向利用液氢液氧推进剂的一次燃料电池以及月面可再生电池应用场景,对多种空间电源技术方案进行对比,发现空间氢氧燃料电池在运载火箭上面级推进剂利用、月面探测能源系统、月球原位资源利用、长时间月面驻留等应用场景具有较高潜力。通过分析空间应用场景下氢氧燃料电池电源系统特点,对未来空间氢氧燃料电池技术发展趋势,空间氢氧燃料电池技术发展方向提出展望。

适配水下电源的氢燃料电池系统设计研究

针对水下密闭高压的特殊环境,设计出适配水下电源的2 kW氢燃料电池系统,其包括氢气供给系统、氧气供给系统、冷却循环系统、加湿系统和废气回收系统。利用MATLAB/Simulink建立氢燃料电池仿真模型,对各系统的参数进行计算,并分析温度、气体压强、膜含水量对氢燃料电池性能的影响。结果表明:燃料电池系统正常运行所需要的最小氢气体积流量为24.7 L/min,最小氧气体积流量为11.9 L/min,最小氢气加湿量的质量流量为3.6 g/min,最小氧气加湿量的质量流量为1.75 g/min,最小冷却水体积流量为3.152 L/min。温度在313~353 K范围变化时,输出电压随着温度升高而增大;气体压强在0.10~0.25 MPa范围变化时,输出电压随气体压强增大而增大;膜含水量在7~22范围变化时,输出电压随膜含水量增大而增大。所建模型可以真实反应氢燃料电池的工作特性。

液氢在无人机中应用展望

分析了传统气氢燃料电池的运作机制及性能局限,引入液氢作为替代能源,阐述了液氢燃料电池的工作原理。为了实证液氢燃料电池的续航能力,通过飞行测试数据对气氢与液氢燃料电池在续航能力方面进行了对比分析。测试结果表明:与传统气氢燃料电池相比,液氢燃料电池在续航能力上具有显著优势,采用液氢燃料电池作为动力系统的无人机能够实现更长的飞行距离与时间。液氢在无人机领域拥有广阔的应用前景,其高能量密度与出色的续航能力使其有望成为未来无人机燃料的首选,但储存与运输的安全性等问题应进一步研究。

氢能源在轨道交通领域的应用现状分析及展望

[目的]氢能源因其储量丰富、生态友好、转化高效等特点,已成为轨道交通能源转型的解决方案之一。在氢能源轨道交通车辆应用初期,需对既有研究现状进行分析,并提出应用建议。[方法]阐述了氢能源的应用背景、能源特点,介绍了国内外氢能源轨道交通车辆的应用现状。在此基础上,提炼了氢能源在轨道交通领域应用的关键技术问题,并对这些关键技术的研究现状进行了分析。针对关键技术的应用和研究现状,总结了氢能源在轨道交通领域应用中亟待解决和突破的问题,并提出了相关建议。[结果及结论]在应用推广和技术创新的双重驱动下,氢能源在轨道交通领域具有广阔的应用前景。应从产业政策、标准体系和应用技术等方面持续推进,以进一步推动氢能源在轨道交通领域的应用,助力轨道交通能源转型。

氢燃料混合动力机车能量管理策略

氢燃料电池在国内外轨道交通领域的应用日益增加,能量管理策略作为氢燃料电池应用中的关键内容,受到越来越多的关注。本文针对某一种氢燃料电池混合动力机车的能量管理策略设计进行阐述,着重分析混合动力系统的能量平衡控制、分级电压控制策略以及功率分配策略,基于运行工况及规则确定具体的控制策略,控制简单明确,可实现混合动力系统的稳定输出,充分发挥氢燃料电池和动力电池的优势,保障机车动态性能,满足不同牵引功率下机车运行需求,对推动混合动力机车能量管理技术的发展具有一定意义。

氢能燃料电池动力系统制造项目产污环节及污染控制分析

本文主要研究氢能燃料电池动力系统制造项目环境影响评价过程中的技术问题,针对氢能燃料电池动力系统生产过程中主要的环境污染问题,明确提出具体有效的污染防治、环境风险防范等环境保护措施,为同类项目污染治理提供参考借鉴。

氢燃料电池载货汽车动力系统设计选型

近年来,随着氢燃料电池技术的快速发展,氢燃料电池功率越来越大,动态性能越来越好,能够满足不同类型的载货汽车需求。文章针对氢燃料电池载货汽车特点,探讨氢燃料电池载货汽车动力系统设计计算选型方法。

一体化复合电源系统方案设计

本文介绍了一体化复合电源系统的结构组成,以及氢燃料电池发电、储能锂电池、电能变换与能量管理、电站一体化散热与热平衡管理、电站一体化监控、电站综合集成等分系统的详细设计。该系统集成了氢燃料电池、内燃发电机组/市电和锂电池组等供电设备,并通过一体化整合设计与控制,从而实现了多种能源在不同应用场合的一体化供电输出。

内河纯电动船标准现状及标准化工作建议

内河纯电动船现有标准存在缺乏统筹规划、重点标准缺失、成果转化不及时等问题,无法有效支撑内河纯电动船技术产业发展。为指导内河纯电动船标准化工作开展,在梳理内河纯电动船现有规范标准的基础上,研究分析内河纯电动船规范标准存在不足,初步构建内河纯电动船标准体系框架,并提出构建内河纯电动船标准体系、分阶段开展内河纯电动船重点标准研制、科技研发与标准研制协同开展等标准化工作建议。研究成果可为后续内河纯电动船标准体系构建及标准编制提供参考,助力内河纯电动船科技创新与产业发展。

基于KingView的风-氢-燃料电池微网监控系统设计

为了实现对风力发电、电解制氢、压缩储氢及燃料电池系统所组成微网的协调运行控制,设计了一种基于KingView的微网监控系统,介绍了该系统的软硬件构成,并叙述了开发技术路线及具体开发流程。通过该微网监控系统的开发和应用,不但实现了微网系统在风电制储氢运行模式、燃料电池发电运行模式以及微网全系统运行3种模式的稳定运行及平滑切换,保证了微网系统的安全稳定运行,而且有助于电气工程类专业学生在分布式能源发电和微网前沿技术领域开展探索性实验,同时为教学科研人员在微电网和智能电网领域开展教学改革和科学研究提供了有力的实验支撑条件。

风电制氢-燃料电池微网实验系统的设计

针对间歇性、波动性风能的高效综合利用,开发了一种全新的风电制氢耦合燃料电池微网实验系统。基于PLC设计了电解制氢系统的整流器控制、温度控制、压力控制和液位控制等控制器的协调和优化;通过PLC采集储氢瓶的压力和温度信息,实现压缩储氢系统充气和供气两种过程的控制;通过对DC/AC逆变器目标功率的控制,实现燃料电池系统输出功率的调节。设计了微网实验系统的协调运行控制技术,实现了风电制储氢系统和燃料电池发电系统的独立运行,以及微网全系统运行3种运行模式。应用实践表明,该微网实验平台不仅保证各个子系统的安全稳定运行,而且根据具体运行条件实现运行模式之间的协调及切换,达到对弃风风电综合利用的目的。

氢燃料电池汽车动力系统与储氢系统的研究

介绍了一种新型氢燃料电池-锂离子电池混合动力系统;总结了氢燃料电池汽车动力系统和车载储氢系统的国内外研究进展,并讨论了车用燃料电池动力系统能源效率的影响因素以及提高动力系统效率的途径。

氢能轨道交通的研究现状与发展趋势

在“双碳”目标提出后,氢燃料电池因其清洁、环保、高效的技术特点而备受关注,以氢能作为轨道交通车辆的动力已成为铁路领域低碳化转型及绿色发展的有效途径之一。文章首先介绍了氢能在轨道交通领域的国内外发展现状;其次对各项核心技术进行整理阐述,包括氢燃料电池系统集成与控制技术、混合动力能量管理技术、燃料电池故障诊断与寿命预测技术等,并重点介绍各技术优缺点及适用范围;之后结合实际情况,分析技术现存的问题与挑战,并提出发展方向;最后,从不同角度对氢能轨道交通的发展趋势进行展望,为进一步研发与应用提供参考。

基于多阶滑模观测器的PEMFC发电系统输出净功率优化控制方法

为解决质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统空气压缩机寄生损耗与快速供给空气流量之间的关联耦合问题,并实现系统净功率提升及其波动率抑制,提出一种基于多阶滑模观测器(multi-order sliding mode observe,MOSMO)的净功率优化控制方法(net power optimization control method,NPOCM)。该方法是根据净功率、氧饱和度、负载电流的关联关系求解氧饱和度的最优运行轨迹,利用MOSMO和准连续高阶滑模(quasi-continuous higher order sliding mode,QCHOSM)实现对净功率的优化控制。其中MOSMO使用非线性高增益反馈的滑模算法使内部不可直接测变量在误差范围内迅速跟随系统实际值,实现氧饱和度的准确估计。QCHOSM算法通过对虚拟控制量(即实际控制量的导数或高阶导数)积分作用得到系统控制量在时间呈连续状态,有效减弱了不连续的高频控制切换项给被控对象带来的不利"抖振"现象,使氧饱和度响应速度快,超调小,加快氧饱和度的动态响应。最后,在RT-Lab半实物平台上进行对比试验验证,证明了所提出的NPOCM方法能够有效提高系统净功率和"削弱"系统抖振,且在抗扰动性、调节时间、超调量方面均具有较好的优越性。

试评小功率氢-空气燃料电池

根据储氢系统可能达到的比能量和燃料电池堆在常温常压下的比功率讨论了小功率氢 空气燃料电池系统的比能量 ,在连续工作时间不长时难以与常规二次电池竞争。在常温下如何排除电池反应生成的水也存在一些问题。据此讨论了小功率氢

氢燃料电池动力技术在船舶动力能效改进的应用

本文介绍氢燃料电池的基本结构和基本理论,开发一种结合氢燃料电池技术的船舶动力系统,针对新型船舶动力系统的电机选型、DC/DC转换器模块的电路设计等问题进行详细说明。为了验证氢燃料电池船舶动力系统的能效,在仿真软件Matlab中建立仿真模型,对比了2种动力系统的能量消耗量。

煤气化制氢及氢能发电试验系统

氢能是一种高效洁净、理想的、极有前途的二次能源。“绿色煤电”计划将建立2MW的氢能试验系统,进行煤气变换制氢、氢能发电、CO_2利用的试验研究。介绍2MW氢能发电试验系统的设计方案:煤气化工艺采用西安热工院的两段式干煤粉加压气化技术,CO变换工艺采用中温耐硫变换工艺,脱碳工艺经比较采用变压吸附工艺,提纯的氢气用于高温燃料电池发电和氢燃气轮机的燃烧试验,CO_2作为商品销售。煤气变换提纯后CO_2体积分数小于0.2%,H_2体积分数大于99%,燃料电池发电效率达60%以上,系统CO_2达到零排放。煤制氢及氢能利用技术具有广阔的应用前景。

基于可再生能源的分布式多目标供能系统(二)

提出了两种以氢为能量载体的基于可再生能源的多目标分布式供能系统的新构思 ,分别利用太阳光直接分解水制氢及太阳能高温集热 (或高温燃料电池排气余热 )分解生物质和水制氢 ,并与高温燃料电池、微型燃气轮机以及后续的供热、制冷、调湿等子系统共同构成高效、无污染的可以供氢、供电、供热、供轴功的多联产综合供能系统 .简要分析了可再生能源高效低成本制氢的有关理论与技术 。

氢燃料电池系统在未来装甲车辆上的应用研究

对氢燃料电池在车辆领域的运用进行了阐述,从功率匹配性、能量匹配性、系统安全性、环境适应性4个方面分析氢燃料电池成为未来装甲车辆驱动电能源的可行性,最后从车辆吨位、续航要求、体积功率比等方面分析预测了氢燃料电池系统应用带来的技术突破和作战效能变化.