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固体氧化物燃料电池电堆及相关系统发展现状与展望
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作者 杜柯 林凯生 +5 位作者 宋琛 文魁 刘太楷 杨成浩 刘敏 LIAO Hanlin 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期3877-3891,I0026,共16页
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为一种高效、绿色发电装置,推动其应用可为技术创新和经济增长提供关键机遇。当前SOFC发展重点在于高性能电堆组件研发、集成系统配置和使用寿命预测上。该文从多个维度梳理有关电池... 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)作为一种高效、绿色发电装置,推动其应用可为技术创新和经济增长提供关键机遇。当前SOFC发展重点在于高性能电堆组件研发、集成系统配置和使用寿命预测上。该文从多个维度梳理有关电池单元、电堆组件和发电辅助系统的研究成果和未来发展挑战。基于对电堆失效行为和作用原理的理解,强调运用寿命预测技术对SOFC寿命优化的重要指导意义。现阶段SOFC发展仍面临着多重挑战,相关材料、制备工艺和预测模型还需进一步研究。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 电堆组件 发电辅助系统 寿命预测
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生物质气化高温燃料电池一体化发电技术研究 被引量:7
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作者 黄艳琴 阴秀丽 吴创之 《可再生能源》 CAS 2006年第6期43-47,共5页
介绍了国内外生物质气化高温燃料电池一体化发电技术的研究现状,主要包括高温燃料电池的特点和研究现状;一体化发电技术的理论模拟;国外相关的试验研究和一体化示范工程。分析了生物质气化高温燃料电池一体化发电技术在我国应用的可行性... 介绍了国内外生物质气化高温燃料电池一体化发电技术的研究现状,主要包括高温燃料电池的特点和研究现状;一体化发电技术的理论模拟;国外相关的试验研究和一体化示范工程。分析了生物质气化高温燃料电池一体化发电技术在我国应用的可行性,提出了目前需要解决的关键技术问题。 展开更多
关键词 生物质气化 高温燃料电池 一体化发电
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燃料电池-燃气轮机混合发电系统性能研究 被引量:30
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作者 陈启梅 翁一武 +1 位作者 翁史烈 朱新坚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期31-35,共5页
文章对由燃料电池和燃气轮机组成的混合发电系统的性能进行了分析。该混合系统采用的是底层循环方式,并于常压下工作。分析表明,在设计点工况,混合系统的发电效率为58.7%;在非设计点工况,其发电效率也能达到56%以上。在设计点工况下,混... 文章对由燃料电池和燃气轮机组成的混合发电系统的性能进行了分析。该混合系统采用的是底层循环方式,并于常压下工作。分析表明,在设计点工况,混合系统的发电效率为58.7%;在非设计点工况,其发电效率也能达到56%以上。在设计点工况下,混合系统的功率约有80%来自燃料电池电堆,20%由燃气轮机提供。在非设计点工况时,燃料电池发电功率占混合系统总输出功率的比例随着混合系统输出功率的减少而增大;混合系统可以在其输出功率不低于设计点功率80%的工况下运行。 展开更多
关键词 热能动力工程 燃料电池 燃气轮机 混合发电系统 性能分析
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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 被引量:20
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作者 陈维荣 朱亚男 +2 位作者 李奇 邓惠文 洪志湖 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期6967-6980,共14页
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... 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。 展开更多
关键词 燃料电池 多堆发电系统 拓扑结构 控制方法 检测方法
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燃料电池-光伏混合发电系统建模与仿真 被引量:7
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作者 史君海 朱新坚 +1 位作者 隋生 仲志丹 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期728-731,共4页
燃料电池-光伏混合发电系统的动态特性和控制技术直接影响它的动态性能。为了研究发电系统的动态特性,首先建立了燃料电池-光伏混合发电系统的动态数学模型,模型包括燃料电池、光伏电池、蓄电池和DC-DC变换器等部分,得到五阶非线性系统... 燃料电池-光伏混合发电系统的动态特性和控制技术直接影响它的动态性能。为了研究发电系统的动态特性,首先建立了燃料电池-光伏混合发电系统的动态数学模型,模型包括燃料电池、光伏电池、蓄电池和DC-DC变换器等部分,得到五阶非线性系统数学模型。采用滑模控制技术设计混合发电系统控制器。最后仿真分析了混合发电系统的动态特性和控制器的性能。在负载和光照、温度等干扰作用下,对3kW的发电系统进行仿真。仿真结果表明滑模控制器能够对发电系统进行有效控制,发电系统具有良好的动态特性,能够满足实际使用需要。 展开更多
关键词 燃料电池 光伏电池 动态模型 滑模控制 发电系统
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生物质气化—燃料电池发电系统性能分析 被引量:9
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作者 赵展 齐秀龙 +3 位作者 刘晓东 姜雪 艾国强 贾俊曦 《可再生能源》 CAS 北大核心 2011年第6期115-120,124,共7页
建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析了气化过程的特性,研究了气化过程的反应规律及各种因素对气化性能指标的影响,详细分析了当量比及物料湿度对气体产物成分及气化产物热值的影响。同时,建立了以生物质气为燃料的... 建立了基于热力学平衡的生物质气化模型,利用平衡模型分析了气化过程的特性,研究了气化过程的反应规律及各种因素对气化性能指标的影响,详细分析了当量比及物料湿度对气体产物成分及气化产物热值的影响。同时,建立了以生物质气为燃料的固体氧化物燃料电池的数学模型,该模型考虑了燃料电池的能斯特电动势及各种极化损失。利用建立的模型分析了操作参数以及物料湿度和生物质种类对生物质气化—燃料电池发电系统性能的影响。结果表明,生物质气化—燃料电池发电系统的发电效率可达30%,热电联产效率最高可达95%以上。 展开更多
关键词 生物质气化 固体氧化物燃料电池 发电系统 发电效率
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混合发电系统中的质子交换膜燃料电池建模及其应用 被引量:4
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作者 潘文霞 陈健强 +1 位作者 张阳 龚赟 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期13-18,共6页
包含燃料电池的独立混合发电系统很多基础问题与传统发电系统不同,有必要开展进一步的研究。为了研究这类混合发电系统的动态特性,在考虑质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部双层电荷层作用和热力学特性的基础上,基于RPM-SIM仿真平台建立了PE... 包含燃料电池的独立混合发电系统很多基础问题与传统发电系统不同,有必要开展进一步的研究。为了研究这类混合发电系统的动态特性,在考虑质子交换膜燃料电池(PEMFC)内部双层电荷层作用和热力学特性的基础上,基于RPM-SIM仿真平台建立了PEMFC动态数学模型。对由柴油发电机、异步风力发电机组和PEMFC构成的小型混合发电系统进行仿真分析,为改善由于柴油发电机出力限制所导致的频率偏移问题,提出功率变换器参考功率的计算方法,利用PEMFC和电解槽作为频率调节单元,系统频率得到很大程度的改善。所做的工作可为进一步研究包括PEMFC混合发电系统的应用、运行与控制提供有益的参考。 展开更多
关键词 RPM—SIM 质子交换膜燃料电池 混合发电系统 频率调节
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熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)发电系统进展 被引量:4
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作者 孙兴进 朱新坚 曹广益 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期303-307,共5页
燃料电池 ,尤其是熔融碳酸盐燃料电池是 2 1世纪最有希望的发电技术。在简要叙述了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的发电原理后 ,从以下方面对系统的开发进行了论述 :单体元件 (电极和电解质 )性能的提高 ,燃料的处理 ,余热利用 ,电力调节... 燃料电池 ,尤其是熔融碳酸盐燃料电池是 2 1世纪最有希望的发电技术。在简要叙述了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的发电原理后 ,从以下方面对系统的开发进行了论述 :单体元件 (电极和电解质 )性能的提高 ,燃料的处理 ,余热利用 ,电力调节和并网 ,电池参数 (工作压力、温度、反应气体的组成和利用率、燃料气体湿度 )的控制与优化。介绍了熔融碳酸盐燃料电池发电系统的国内外研究现状 ,给出了天然气外部重整型和内部重整型燃料电池的循环模型。指出熔融碳酸盐燃料电池系统开发面临的主要课题 :延长寿命、降低成本、系统小型化、改善电能质量等 。 展开更多
关键词 熔融碳酸盐燃料电池 电解质 电极 发电系统
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探讨我国电力系统发展燃料电池发电的技术路线 被引量:9
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作者 许世森 朱宝田 《中国电力》 CSCD 北大核心 2001年第7期9-12,81,共5页
简述燃料电池发电技术的特点和应用形式,概述国外燃料电池的现状和发展趋势,总结国外发展燃料电池的经验。论证在我国电力系统发展燃料电池发电技术的必要性,并提出发展燃料电池发电的技术路线。
关键词 技术路线 电力系统 燃料电池发电 供电可靠性
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燃料电池发电系统中功率变换器的研究 被引量:4
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作者 刘威 曹太强 +2 位作者 郭筱瑛 李清 甘雪 《电测与仪表》 北大核心 2016年第13期107-111,128,共6页
针对燃料电池输出电压等级较低变化范围较宽的输出特性,研究了一种新型变换器,该变换器由前级高增益直流变换器与后级交流变换器组成级联结构。高增益直流变换器采用平均电流控制策略,实现了较高增益的升压及稳压功能,且具有较低开关管... 针对燃料电池输出电压等级较低变化范围较宽的输出特性,研究了一种新型变换器,该变换器由前级高增益直流变换器与后级交流变换器组成级联结构。高增益直流变换器采用平均电流控制策略,实现了较高增益的升压及稳压功能,且具有较低开关管电压/电流应力;后级交流变换器采用改进型虚拟同步发电机算法,能够快速准确的跟踪负荷变化、实时无误差的调节频率并具有良好的无功电压下垂特性。通过分析可知:仿真时前级直流输出电压一直稳定在700 V,当无功功率增加200 Var时,电压幅值的波动约为0.5 V,逆变器输出频率不随负荷的波动而发生变化,稳定在50.012 Hz;实验时该直流变换器具有较高的电压增益,可达20倍的增益,并能够稳定在期望值50 V附近稳定工作。仿真及实验分析都验证了采用的拓扑电路结构和控制方法的可行性。 展开更多
关键词 燃料电池发电系统 新型高增益直流变换器 平均电流控制 改进型虚拟同步发电机算法
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三类固体氧化物燃料电池发电系统热力学分析 被引量:3
11
作者 贾俊曦 姜任秋 +1 位作者 沈胜强 阿布里提 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期990-997,共8页
建立了适用于发电系统的直接内部重整固体氧化物燃料电池(SOFC)的数学模型,对以CH4为燃料的3种SOFC发电系统进行了热力学分析.为提高整个系统的发电效率,采用的概念对系统中热力设备的可用能损失进行了分析.计算结果表明,对于由SOFC... 建立了适用于发电系统的直接内部重整固体氧化物燃料电池(SOFC)的数学模型,对以CH4为燃料的3种SOFC发电系统进行了热力学分析.为提高整个系统的发电效率,采用的概念对系统中热力设备的可用能损失进行了分析.计算结果表明,对于由SOFC和燃气轮机组成的联合发电系统,其发电效率可达60%,整个系统的联合热电效率约为80%. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 联合发电系统 [火用]分析 发电效率
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高温燃料电池发电系统研究 被引量:3
12
作者 程健 许世森 《中国电力》 CSCD 北大核心 2007年第3期18-22,共5页
介绍燃料电池的分类和应用技术路线,比较各种燃料电池的发电特性,分析高温燃料电池的应用前景。分析表明,固体氧化物燃料电池在大型电厂的应用具有潜在优势。应用稳态模拟软件(AspenPlus)对1000kW SOFC/GT发电系统进行了模拟,模拟结果与... 介绍燃料电池的分类和应用技术路线,比较各种燃料电池的发电特性,分析高温燃料电池的应用前景。分析表明,固体氧化物燃料电池在大型电厂的应用具有潜在优势。应用稳态模拟软件(AspenPlus)对1000kW SOFC/GT发电系统进行了模拟,模拟结果与WestingHouse 500kW SOFC/GT发电系统设计数据比较吻合,误差小于5%。应用建立的系统模型对影响系统性能的主要参数进行了优化,系统效率提高到51.403%。 展开更多
关键词 高温燃料电池 发电系统模型 参数优化
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燃料电池并网发电系统控制参数协调优化方法 被引量:2
13
作者 韩莹 杨寒卿 +2 位作者 张雪霞 李奇 陈维荣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1592-1600,共9页
为提高燃料电池并网发电系统运行的小干扰稳定性,提出一种燃料电池并网发电系统控制参数全局优化方法。针对大功率质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态特性,建立150 k W的PEMFC发电系统模型,在此基础上建立系统的小信号模型。利用特征值分析... 为提高燃料电池并网发电系统运行的小干扰稳定性,提出一种燃料电池并网发电系统控制参数全局优化方法。针对大功率质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态特性,建立150 k W的PEMFC发电系统模型,在此基础上建立系统的小信号模型。利用特征值分析法分析确定影响系统稳定的关键参数,在充分考虑系统小干扰稳定性、阻尼比和稳定裕度协调优化情况下,利用回溯搜索算法(BSA)实现对燃料电池发电系统的关键控制参数的全局优化。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 并网发电系统 小干扰稳定性 回溯搜索算法 参数协调优化
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高温燃料电池发电系统模拟 被引量:3
14
作者 程健 许世森 《热力发电》 CAS 北大核心 2004年第7期78-79,83,共3页
介绍了固体氧化物燃料电池的工作原理和发电系统组成 ,并用稳态模拟软件AspenPlus对发电系统进行模拟 ,估算的输入数据及模拟结果与国外类似系统的实验数据非常接近 ,说明模拟是成功的 。
关键词 高温固体氧化物 燃料电池 ASPEN PLUS软件 发电系统模拟
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固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与优化研究 被引量:3
15
作者 程健 许世森 《热力发电》 CAS 北大核心 2005年第12期23-26,共4页
针对1MW固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统,建立了描述SOFC电池堆电化学过程和特性的模型,在此基础上建立了基于AspenPlus软件平台的SOFC发电系统模型,并对其系统参数进行了分析和优化。研究为大型SOFC发电系统的设计奠定了基础。
关键词 固体氧化物燃料电池(SOFC) SOFC发电系统 1MW SOFC模型
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质子交换膜燃料电池发电系统建模与分析 被引量:1
16
作者 史君海 朱新坚 曹广益 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第11期887-889,913,共4页
对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统进行动态建模和分析,模型包括质子交换膜燃料电池,供气系统和直流-直流(DC-DC)变换器等部分。首先建立用于预测燃料电池电化学特性和反应气体压力特性的集中参数动态模型,同时给出了供气系统和DC-D... 对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统进行动态建模和分析,模型包括质子交换膜燃料电池,供气系统和直流-直流(DC-DC)变换器等部分。首先建立用于预测燃料电池电化学特性和反应气体压力特性的集中参数动态模型,同时给出了供气系统和DC-DC转换器的动态模型,也给出了比例积分型DC-DC变换控制器的设计方法。然后仿真和分析了PEMFC发电系统对快速变化负载的动态响应。采用Matlab-SIMULINK软件对5kW的PEMFC发电系统进行仿真。仿真结果表明系统模型结构简单,计算量小;PEMFC发电系统能够满足快速负载功率需求,满足不同负载的使用要求。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 发电系统 动态模型 DC—DC转换器 供气系统
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基于燃料电池的离网住宅混合可再生能源电力系统能源管理系统优化 被引量:6
17
作者 王金双 马宪伟 +4 位作者 董力文 蔡晓宇 Mohammad NAAbu Gunmi 马万里 吕泽鹏 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2024年第2期47-55,共9页
随着世界工业化进程的飞速发展,不断完善和发展以光伏发电等为代表的新能源能缓解能源危机与环境污染问题。本文分析了储能电池燃料电池以及超级电容的特点,针对偏远地区长期无法并网问题,提出了一个结合超级电容的短效储能与燃料电池... 随着世界工业化进程的飞速发展,不断完善和发展以光伏发电等为代表的新能源能缓解能源危机与环境污染问题。本文分析了储能电池燃料电池以及超级电容的特点,针对偏远地区长期无法并网问题,提出了一个结合超级电容的短效储能与燃料电池长效储能的混合可再生能源电力与能源管理系统,以确保离网用户的电能安全高效稳定运行。系统中电能主要来自光伏发电系统,并将燃料电池系统(燃料电池/电解设备/储氢罐)作为备用系统,以蓄电池/超级电容器为储能系统。另外本文提出的能量管理系统(EMS)能够在供电侧通过优化算法控制电力系统各部件之间的行为模式,保证用户的电压和功率稳定。在需求侧通过需求响应算法,根据电力系统在不同时间和不同运行条件下供能能力,制定包含恒温可调、开/关不间断和可切断等家电的运行策略。最后对本文研究的离网用户储能式电力与能源管理系统进行仿真实验,采用不同光照条件以及可变的负荷数据对提出的离网系统用Matlab进行仿真验证。仿真结果表明,该系统能够实现碳减排的同时保障用电需求,提升系统的经济与环境效益,具有一定的实际意义。 展开更多
关键词 离网用户 能源管理系统 光伏发电 燃料电池 超级电容器
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固体氧化物燃料电池发电系统的模拟与优化
18
作者 程健 许世森 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第S1期260-264,共5页
固体氧化物燃料电池是21世纪最有希望作为分布式电源和大型电站的清洁高效的发电技术之一。针对1MW固体氧化物燃料电池发电系统,建立了描述SOFC电池堆电化学过程和特性的模型,并在此基础上建立了基于Aspen Plus软件平台的SOFC发电系统模... 固体氧化物燃料电池是21世纪最有希望作为分布式电源和大型电站的清洁高效的发电技术之一。针对1MW固体氧化物燃料电池发电系统,建立了描述SOFC电池堆电化学过程和特性的模型,并在此基础上建立了基于Aspen Plus软件平台的SOFC发电系统模型,对其系统参数进行了灵敏度分析和优化。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 发电系统 模拟
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燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法 被引量:20
19
作者 王天宏 李奇 +3 位作者 韩莹 洪志湖 刘涛 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期4173-4182,共10页
为提高燃料电池混合发电系统效率和改善燃料经济性,提出一种基于双DC/DC拓扑结构的燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法。该方法根据等效氢耗理论,在单位控制周期内实时分配燃料电池和锂电池输出功率,使得系统在单位控制... 为提高燃料电池混合发电系统效率和改善燃料经济性,提出一种基于双DC/DC拓扑结构的燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法。该方法根据等效氢耗理论,在单位控制周期内实时分配燃料电池和锂电池输出功率,使得系统在单位控制周期内等效氢耗最小,并通过将该瞬时等效氢耗优化问题转换为双向DC/DC变换器的最优输出功率求解问题,实现了该方法的工程应用。在搭建的由燃料电池、锂电池、单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器以及能量管理器等组成的混合发电系统测试平台上,利用轨道机车工况开展了多指标性能测试与对比分析。实验结果表明,与状态机控制策略相比,基于等效氢耗瞬时优化的能量管理方法能够有效提高等效氢耗利用率和系统效率,并降低了锂电池运行压力,有效改善了系统燃料经济性和使用寿命。 展开更多
关键词 燃料电池混合发电系统 能量管理方法 等效氢耗瞬时优化 燃料经济性
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光储一体化关键技术研究
20
作者 薛淇文 《绿色中国》 2025年第1期190-192,共3页
本文综合运用文献调研、理论分析以及实例研究法,深入探索光储一体化关键技术。针对光伏高效发电,通过新型材料的研发、组件以及阵列优化提升效率。对比不同的储能电池,重点考虑如何延长使用寿命。在能量转换与控制方面,采用虚拟阻抗等... 本文综合运用文献调研、理论分析以及实例研究法,深入探索光储一体化关键技术。针对光伏高效发电,通过新型材料的研发、组件以及阵列优化提升效率。对比不同的储能电池,重点考虑如何延长使用寿命。在能量转换与控制方面,采用虚拟阻抗等技术,以确保稳定性。系统集成、故障监测与稳定技术的完善,则为系统的稳定运行提供了坚实保障。 展开更多
关键词 光储一体化 发电单元 储能电池 故障检测 系统集成
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