燃料电池微电网应用

燃料电池微电网应用
作者：（日）小原伸哉 著
出版时间：2013年
丛编项： 国际电气工程先进技术译丛
内容简介
　　《国际电气工程先进技术译丛：燃料电池微电网应用》以日本札幌及东京地区实际的供能为样本进行介绍。首先，从质子交换膜燃料电池（PEMFC）独立系统着手，前八章全面分析了燃料电池作为微电网中的核心供电单元的特性。并且在其中尝试引入商用电网，通过数个模型的数值模拟计算得出，燃料电池可以对商用电网实现平峰削谷的作用，同时降低整体成本；后面五章，每一章中都引入了一个新的元素，如生物质发电机、太阳能、风能等。在每一种新能源的引入过程，都会根据前八章对燃料电池的讨论结果，重新建立模型给出最佳匹配的结果。《国际电气工程先进技术译丛：燃料电池微电网应用》细致具体地给出了以燃料电池为基础，结合各种新能源的实际研究方案，具有很高的实用参考价值，非常适合从事新能源应用，特别是燃料电池应用的研究人员、学者及相关专业师生。
目录
译者序
文字符号说明
第1章 就部分加载和负载波动而言的小范围燃料电池热电联产系统
1.1 简介
1.2 系统配置
1.2.1 系统概述
1.2.2 能量损失和质量损失
1.2.3 系统模型和方程
1.2.4 部分负载运行
1.3 能量平衡和目标函数
1.3.1 能量平衡
1.3.2 电热器的运行
1.3.3 储热运行
1.4 能量输出特性
1.4.1 系统调度图
1.4.2 负载波动和燃料消耗
1.5 案例研究
1.5.1 系统概述
1.5.2 运行方案结果
1.5.3 系统年度运行成本
1.6 结论

第2章 成本最低优化的燃料电池能量网络设备布局规划
2.1 简介
2.2 系统概述
2.2.1 能量网络
2.2.2 燃料电池系统
2.2.3 有序热源
2.2.4 市政燃气重整
2.2.5 系统运行模型
2.3 热水管网(HWN)散热量
2.4 能量平衡
2.4.1 功率平衡
2.4.2 热平衡
2.5 成本计算和目标函数
2.5.1 成本计算
2.5.2 目标函数
2.6 分析方法和案例研究
2.6.1 遗传算法优化
2.6.2 设备特性模型
2.6.3 储热罐和锅炉的运行
2.6.4 热水管路和热水循环泵的规格
2.6.5 分析流程
2.6.6 分析条件
2.7 分析结果
2.7.1 燃料电池和重整气运行方案
2.7.2 热水放热量和热水管路径
2.7.3 热水循环泵流量
2.7.4 储热罐和锅炉的运行
2.7.5 成本分析结果
2.7.6 关于分析精度的思考
2.8 结论

第3章 基于分区合作管理提高发电效率
3.1 简介
3.2 系统结构
3.2.1 FC微电网略图
3.2.2 系统结构
3.2.3 运行方法
3.3 FC微电网安装方案
3.3.1 微电网发电效率
3.3.2 电力需求模型
3.3.3 分析方法
3.4 案例研究
3.5 分析结果与讨论
3.5.1 单机系统发电效率
3.5.2 中央系统发电效率
3.5.3 分区合作系统发电效率
3.6 结论

第4章 使用负载分级方法减少燃料电池设备容量和热量损失的燃料电池
网络系统
4.1 简介
4.2 燃料电池负载平衡和布局规划方案
4.2.1 燃料电池网络系统
4.2.2 燃料电池发电特性
4.2.3 电解水负载平衡
4.2.4 燃料电池的分布
4.2.5 能量平衡方程
4.2.6 系统操作方法
4.3 分析方法
4.3.1 分析程序
4.3.2 相关参数
4.4 案例研究
4.4.1 能量需求模型和网络系统
4.4.2 燃料电池设备容量减少产生的影响
4.4.3 热水管路径方案分析结果
4.4.4 燃料电池布局规划方案分析结果
4.5 结论

第5章 由柴油发电机和燃料电池组成的复合互连微电网的设备方案
5.1 简介
5.2 复合互连微电网（CIM）
5.2.1 微电网模型
5.2.2 CIM模型
5.2.3 设施略图
5.2.4 CIM运行方法
5.3 设备特性
5.3.1 柴油发电机（DEG）
5.3.2 质子交换膜燃料电池
5.4 分析方法
5.4.1 复合互连电网的路径方案
5.4.2 分析步骤
5.4.3 电力需求模型
5.5 案例研究
5.5.1 市区模型
5.5.2 复杂社区
5.5.3 居民区模型
5.6 结论

第6章 高效利用分布式燃料电池废热的方法
6.1 简介
6.2 燃料电池网络系统概述
6.2.1 系统概述
6.2.2 热水管路径和散热量
6.2.3 热量平衡
6.2.4 热水管网散热量
6.3 燃料电池模型
6.3.1 电功率和热输出特性
6.3.2 能量需求模型和燃料电池容量
6.4 案例分析
6.4.1 日本札幌地区天气情况
6.4.2 分析方法
6.5 分析结果
6.5.1 热水管网的优化路径和散热量
6.5.2 能量需求模型和热水管网优化路径
6.5.3 负载波动的影响
6.6 结论

第7章 寒冷地区燃料电池独立系统的响应特性
7.1 简介
7.2 系统概述
7.2.1 系统框图
7.2.2 供电策略
7.2.3 供热策略
7.2.4 辅助系统和控制
7.2.5 操作控制模型
7.3 设备的时间常数
7.3.1 燃料电池的时间常数
7.3.2 市政燃气重整器
7.3.3 逆变器和系统连接设备
7.3.4 热泵的时间常量
7.4 分析方法
7.5 结果和讨论
7.5.1 控制器控制变量
7.5.2 系统步进响应特性
7.5.3 带浮动负载的电功负载阶跃响应特性
7.5.4 寒冷地区独立住宅应用
7.6 结论

第8章 限定燃料电池数量的微电网负载响应特性
8.1 简介
8.2 微电网模型
8.2.1 微电网的电能质量
8.3 系统配置设备的响应特性
8.3.1 内燃机发电机的发电特性
8.3.2 燃料电池的发电特性
8.3.3 市政燃气重整器输出特性
8.3.4 逆变器和互连设备
8.3.5 燃料电池发电效率
8.4 控制变量和分析方法
8.5 微电网负载响应特性
8.5.1 阶跃响应特性
8.5.2 住宅电力需求模型应用
8.5.3 燃料电池系统发电效率
8.6 结论

第9章 燃料电池/木质生物质发电机混合微电网动态特性
9.1 简介
9.2 系统方案
9.2.1 混合微电网
9.2.2 微电网系统运行策略
9.3 PEMFC与SEG的控制响应特性
9.3.1 控制框图
9.3.2 PEMFC 响应特性
9.3.3 SEG响应特性
9.4 PWHC微电网动态特性分析结论
9.4.1 PWHC的功率响应特性
9.4.2 住宅电功负载模式下微电网中SEG和PEMFC的响应特性
9.5 结论

第10章 燃料电池?加氢燃气发动机混合系统及其部分负载时的效率
提升
10.1 简介
10.2 系统概述
10.2.1 HCGS模型
10.2.2 系统运行策略
10.3 设备特性
10.3.1 加氢NEG输出特性
10.3.2 燃料电池输出特性
10.4 HCGS的电功输出和热功输出特性
10.4.1 NEG和PEMFC的输出特性
10.4.2 根据负载临界值确定PEMFC或NEG的运行方法（OM?C模型）
10.4.3 PEMFC负担基载的运行方法（OM?D模型）
10.5 案例分析
10.5.1 热力需求和电力需求模型
10.5.2 分析方法
10.6 结果和讨论
10.6.1 市政燃气的消耗情况
10.6.2 发电效率和总效率
10.6.3 二氧化碳的排放
10.6.4 储热罐的储热能力
10.7 结论

第11章 燃料电池与加氢燃气发电机混合微电网的二氧化碳排放特性
11.1 简介
11.2 系统概述
11.2.1 IMPE模型
11.2.2 微电网运行方法
11.2.3 设备规划
11.3 设备特性
11.3.1 燃气发电机输出特性
11.3.2 NEG的二氧化碳排放量
11.3.3 燃料电池系统
11.4 案例分析
11.4.1 市区模型
11.4.2 电力需求模型
11.4.3 流程分析
11.5 结果和讨论
11.5.1 微电网电功负载
11.5.2 发电设备容量
11.5.3 发电效率
11.5.4 二氧化碳排放量
11.5.5 热力需求和废热输出
11.6 结论

第12章 使用太阳能重整燃料电池系统的快速运行算法研究
12.1 简介
12.2 系统概述
12.2.1 生物乙醇太阳能重整燃料电池系统
12.2.2 FBSR的安装方法
12.2.3 重整燃料控制
12.3 能量和质量平衡
12.3.1 能量平衡
12.3.2 质量平衡
12.4 SRF系统的运行动态预测
12.4.1 系统运行预测算法的分析过程
12.4.2 神经网络结构
12.4.3 神经网络训练计算
12.4.4 运行状态的预测过程
12.5 使用遗传算法计算训练信号的预处理方法
12.5.1 代表日的动态运行方法
12.5.2 染色体模型和分析流程
12.5.3 系统运行
12.5.4 目标函数与染色体适应值
12.6 案例分析
12.6.1 系统分析
12.6.2 系统特性
12.6.3 状态分析
12.7 结果和讨论
12.7.1 FSBR供能系统
12.7.2 运行状态预测的分析精度
12.7.3 废热存储量预测的误差分析
12.7.4 气候差异性与运行状态预测误差的关系
12.8 结论

第13章 风能发电?燃料电池微电网的发电特性
13.1 简介
13.2 微电网模型
13.3 系统配置设备的响应特性
13.3.1 燃料电池发电特性
13.3.2 市政燃气重整器输出特性
13.3.3 风力发电机的发电特性
13.3.4 燃料电池系统发电效率
13.3.5 逆变器和系统互连设备
13.4 控制参数与分析方法
13.5 微电网负载响应特性
13.5.1 阶跃响应
13.5.2 低温地区住宅的负载响应特性
13.5.3 发电效率
13.6 结论
参考文献