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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

1.1简介 1

1.2系统配置 2

1.2.1系统概述 2

1.2.2能量损失和质量损失 4

1.2.3系统模型和方程 4

1.2.4部分负载运行 6

1.3能量平衡和目标函数 7

1.3.1能量平衡 7

1.3.2电热器的运行 8

1.3.3储热运行 9

1.4能量输出特性 9

1.4.1系统调度图 9

1.4.2负载波动和燃料消耗 10

1.5案例研究 11

1.5.1系统概述 11

1.5.2运行方案结果 12

1.5.3系统年度运行成本 12

1.6结论 13

第2章 成本最低优化的燃料电池能量网络设备布局规划 14

2.1简介 14

2.2系统概述 15

2.2.1能量网络 15

2.2.2燃料电池系统 15

2.2.3有序热源 15

2.2.4市政燃气重整 16

2.2.5系统运行模型 16

2.3热水管网（HWN）散热量 18

2.4能量平衡 19

2.4.1功率平衡 19

2.4.2热平衡 20

2.5成本计算和目标函数 20

2.5.1成本计算 20

2.5.2目标函数 20

2.6分析方法和案例研究 21

2.6.1遗传算法优化 21

2.6.2设备特性模型 22

2.6.3储热罐和锅炉的运行 23

2.6.4热水管路和热水循环泵的规格 23

2.6.5分析流程 23

2.6.6分析条件 25

2.7分析结果 26

2.7.1燃料电池和重整气运行方案 26

2.7.2热水放热量和热水管路径 28

2.7.3热水循环泵流量 28

2.7.4储热罐和锅炉的运行 29

2.7.5成本分析结果 31

2.7.6关于分析精度的思考 31

2.8结论 33

第3章 基于分区合作管理提高发电效率 35

3.1简介 35

3.2系统结构 35

3.2.1 FC微电网略图 35

3.2.2系统结构 36

3.2.3运行方法 37

3.3 FC微电网安装方案 38

3.3.1微电网发电效率 38

3.3.2电力需求模型 39

3.3.3分析方法 41

3.4案例研究 41

3.5分析结果与讨论 42

3.5.1单机系统发电效率 42

3.5.2中央系统发电效率 43

3.5.3分区合作系统发电效率 44

3.6结论 47

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 48

4.1简介 48

4.2燃料电池负载平衡和布局规划方案 48

4.2.1燃料电池网络系统 48

4.2.2燃料电池发电特性 50

4.2.3电解水负载平衡 51

4.2.4燃料电池的分布 51

4.2.5能量平衡方程 52

4.2.6系统操作方法 53

4.3分析方法 53

4.3.1分析程序 53

4.3.2相关参数 55

4.4案例研究 55

4.4.1能量需求模型和网络系统 55

4.4.2燃料电池设备容量减少产生的影响 56

4.4.3热水管路径方案分析结果 57

4.4.4燃料电池布局规划方案分析结果 58

4.5结论 59

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 60

5.1简介 60

5.2复合互连微电网（CIM） 61

5.2.1微电网模型 61

5.2.2 CIM模型 61

5.2.3设施略图 61

5.2.4 CIM运行方法 64

5.3设备特性 64

5.3.1柴油发电机（DEG） 64

5.3.2质子交换膜燃料电池 66

5.4分析方法 66

5.4.1复合互连电网的路径方案 66

5.4.2分析步骤 66

5.4.3电力需求模型 67

5.5案例研究 69

5.5.1市区模型 69

5.5.2复杂社区 69

5.5.3居民区模型 71

5.6结论 74

第6章 高效利用分布式燃料电池废热的方法 74

6.1简介 74

6.2燃料电池网络系统概述 75

6.2.1系统概述 75

6.2.2热水管路径和散热量 76

6.2.3热量平衡 78

6.2.4热水管网散热量 78

6.3燃料电池模型 79

6.3.1电功率和热输出特性 79

6.3.2能量需求模型和燃料电池容量 80

6.4案例分析 82

6.4.1日本札幌地区天气情况 82

6.4.2分析方法 82

6.5分析结果 83

6.5.1热水管网的优化路径和散热量 83

6.5.2能量需求模型和热水管网优化路径 83

6.5.3负载波动的影响 86

6.6结论 87

第7章 寒冷地区燃料电池独立系统的响应特性 88

7.1简介 88

7.2系统概述 89

7.2.1系统框图 89

7.2.2供电策略 91

7.2.3供热策略 91

7.2.4辅助系统和控制 91

7.2.5操作控制模型 92

7.3设备的时间常数 93

7.3.1燃料电池的时间常数 93

7.3.2市政燃气重整器 96

7.3.3逆变器和系统连接设备 97

7.3.4热泵的时间常量 98

7.4分析方法 98

7.5结果和讨论 100

7.5.1控制器控制变量 100

7.5.2系统步进响应特性 101

7.5.3带浮动负载的电功负载阶跃响应特性 103

7.5.4寒冷地区独立住宅应用 105

7.6结论 107

第8章 限定燃料电池数量的微电网负载响应特性 109

8.1简介 109

8.2微电网模型 110

8.2.1微电网的电能质量 110

8.3系统配置设备的响应特性 113

8.3.1内燃机发电机的发电特性 113

8.3.2燃料电池的发电特性 114

8.3.3市政燃气重整器输出特性 114

8.3.4逆变器和互连设备 115

8.3.5燃料电池发电效率 115

8.4控制变量和分析方法 116

8.5微电网负载响应特性 117

8.5.1阶跃响应特性 117

8.5.2住宅电力需求模型应用 118

8.5.3燃料电池系统发电效率 120

8.6结论 121

第9章 燃料电池/木质生物质发电机混合微电网动态特性 122

9.1简介 122

9.2系统方案 123

9.2.1混合微电网 123

9.2.2微电网系统运行策略 125

9.3 PEMFC与SEG的控制响应特性 126

9.3.1控制框图 126

9.3.2 PEMFC响应特性 126

9.3.3 SEG响应特性 128

9.4 PWHC微电网动态特性分析结论 129

9.4.1 PWHC的功率响应特性 129

9.4.2住宅电功负载模式下微电网中SEG和PEMFC的响应特性 131

9.5结论 133

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 135

10.1简介 135

10.2系统概述 136

10.2.1 HCGS模型 136

10.2.2系统运行策略 137

10.3设备特性 138

10.3.1加氢NEG输出特性 138

10.3.2燃料电池输出特性 142

10.4 HCGS的电功输出和热功输出特性 143

10.4.1 NEG和PEMFC的输出特性 143

10.4.2根据负载临界值确定PEMFC或NEG的运行方法（OM-C模型） 144

10.4.3 PEMFC负担基载的运行方法（OM-D模型） 145

10.5案例分析 146

10.5.1热力需求和电力需求模型 146

10.5.2分析方法 147

10.6结果和讨论 147

10.6.1市政燃气的消耗情况 147

10.6.2发电效率和总效率 148

10.6.3二氧化碳的排放 149

10.6.4储热罐的储热能力 150

10.7结论 151

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 152

11.1简介 152

11.2系统概述 152

11.2.1 IMPE模型 152

11.2.2微电网运行方法 153

11.2.3设备规划 154

11.3设备特性 155

11.3.1燃气发电机输出特性 155

11.3.2 NEG的二氧化碳排放量 157

11.3.3燃料电池系统 158

11.4案例分析 158

11.4.1市区模型 158

11.4.2电力需求模型 159

11.4.3流程分析 159

11.5结果和讨论 162

11.5.1微电网电功负载 162

11.5.2发电设备容量 163

11.5.3发电效率 163

11.5.4二氧化碳排放量 163

11.5.5热力需求和废热输出 165

11.6结论 165

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 167

12.1简介 167

12.2系统概述 168

12.2.1生物乙醇太阳能重整燃料电池系统 168

12.2.2 FBSR的安装方法 168

12.2.3重整燃料控制 169

12.3能量和质量平衡 169

12.3.1能量平衡 169

12.3.2质量平衡 170

12.4 SRF系统的运行动态预测 170

12.4.1系统运行预测算法的分析过程 170

12.4.2神经网络结构 171

12.4.3神经网络训练计算 172

12.4.4运行状态的预测过程 173

12.5使用遗传算法计算训练信号的预处理方法 174

12.5.1代表日的动态运行方法 174

12.5.2染色体模型和分析流程 174

12.5.3系统运行 174

12.5.4目标函数与染色体适应值 176

12.6案例分析 176

12.6.1系统分析 176

12.6.2系统特性 176

12.6.3状态分析 177

12.7结果和讨论 179

12.7.1 FSBR供能系统 179

12.7.2运行状态预测的分析精度 179

12.7.3废热存储量预测的误差分析 181

12.7.4气候差异性与运行状态预测误差的关系 182

12.8结论 184

第13章 风能发电-燃料电池微电网的发电特性 185

13.1简介 185

13.2微电网模型 186

13.3系统配置设备的响应特性 186

13.3.1燃料电池发电特性 186

13.3.2市政燃气重整器输出特性 187

13.3.3风力发电机的发电特性 187

13.3.4燃料电池系统发电效率 188

13.3.5逆变器和系统互连设备 189

13.4控制参数与分析方法 189

13.5微电网负载响应特性 190

13.5.1阶跃响应 190

13.5.2低温地区住宅的负载响应特性 191

13.5.3发电效率 193

13.6结论 194

参考文献 196