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由光伏车棚、氢燃料电池、锂离子电池组成的电力系统

时间:2019-09-07 来源: 关键字:光伏发电   光伏车棚   光伏技术   

在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。南昌大学光氢储充独立智能微电网系统是由光伏车棚、氢燃料电池、锂离子电池组成的完全不依赖于电网为电动车辆充电的独立清洁电力系统,为南昌大学“新材料技术”世界一流学科建设项目之一,由南昌大学光伏研究院承担。

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该系统电力部分由44 kWp光伏组件(单面标称功率)、120kWh锂离子电池和5kW氢燃料电池组成,其中集成应用了南昌大学光伏研究院在非晶硅/晶体硅异质结(HAC)高效双面进光太阳电池和锂离子电池高容量硅-碳负极材料技术研发与产业化应用成果,后续还将采用光伏研究院研制的低成本高效制氢剂与配套连续供氢系统。所采用的太阳电池在现场双面自然进光综合光电转换效率为23~26 %;锂离子电池负极材料比容量为430mAh/g;低成本高效制氢剂效率为1 L/g,成本低于3元/kg。

氢燃料电池发电目前成本尚高,鲜有商业应用,更缺乏在微电网电力配合运行中的数学模型与控制系统研究和应用数据。但国内外氢能发展大势之下,其成本的大幅下降和短期未来的大规模应用发展是可以预期的。本项目在此开展领先一步的开拓,迎接大规模清洁氢能与光伏和储能并举时代的到来。

在保证系统运行安全可靠,高质量地提供充电服务的基础上,系统设置了较强的检测与研究功能。包括多能互补控制研究、能量分配控制研究、交直流混合控制研究、储能变流器控制和与面向电动汽车应用的微电网结构与组元优化研究等;系统还将为制氢剂及供氢系统与燃料电池对接运行性能优化、n型高效异质结双面太阳电池运行输出特性跟踪和晶体硅增强石墨基负极的三元锂离子电池运行性能跟踪提供实用环境平台。系统还具备良好的开放性,支持本院和协作单位进行二次开发优化。

系统智能化运行基本策略为:优先使用光伏阵列发电供电和为锂离子电池堆充电,光伏阵列发电不足时启动锂离子电池堆供电,二者均不足时启动氢燃料电池系统供电和为锂离子电池堆充电,其中所涉启闭、分配条件和参数由系统在运行中不断学习优化并自动执行。中国光伏技术和产业的迅猛发展使光伏发电成本大幅度降低,不仅将光伏电力提前推上了大规模平价上网的轨道,也激发了光伏与储能和其它清洁电力技术多能互补的分布式独立微电网供电市场的发展。

南昌大学光伏研究院将以本项目作为进入这一未来重要能源技术领域的第一步,持续致力多能互补独立清洁能源电力技术的研发和工程实现,期待国内外同道和同行的大力协作和指导。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

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