燃料電池的建模與控制及其在分布式發(fā)電中的應用
定 價：85 元
叢書名：儲能科學與技術叢書
- 作者：[美]M.哈希姆·內(nèi)里（M.Hashem Nehrir) 王才勝（Caisheng Wang）
- 出版時間：2019/2/1
- ISBN：9787111614548
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM911.4
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
燃料電池技術近年來得到了快速的發(fā)展，尤其是在分布式發(fā)電的應用領域。本書除介紹質(zhì)子交換膜燃料電池的建模外，還介紹了固體氧化物燃料電池和電解器的模型，同時分析了用于燃料電池的電力電子接口電路、并網(wǎng)型和獨立型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制、混合型燃料電池能量系統(tǒng)，以及對燃料電池的挑戰(zhàn)與展望。
值得肯定的是，本書中所有的模型在PSpice和MATLAB中都有建立，同時在書中給出了本書所有模型的仿真文件。
本書對從事分布式發(fā)電、燃料電池方面工作的技術人員以及相關專業(yè)的高校師生，將會提供極大的幫助。
譯者序
化石能源的不可持續(xù)及其引發(fā)的環(huán)境問題，使得太陽能、風能等可再生能源在近20年來得到了迅猛發(fā)展。并網(wǎng)發(fā)電是開發(fā)和利用太陽能、風能的主要方式，但由于它們具有隨機性和不穩(wěn)定性的特征，當其發(fā)電的比例較高時，將影響電力系統(tǒng)的運行，棄光、棄風不可避免。通過合理配置儲能環(huán)節(jié)，使太陽能和風力發(fā)電系統(tǒng)成為可信的電源，具有重要的意義。
而在眾多的儲能方式中，氫能是最理想的方案，它與電能互補，是未來綠色、低碳、清潔、高效能源體系的重要組成部分。電解水制氫和由燃料電池將氫氣和氧氣結合起來產(chǎn)生電力，可以實現(xiàn)電能與氫能的相互轉(zhuǎn)換，且轉(zhuǎn)換的過程安靜、無污染。
燃料電池是氫能轉(zhuǎn)換為電能的樞紐，種類繁多，相關書籍很多。本書主要介紹了作者10多年來在質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池方面的研究成果，融匯了燃料電池系統(tǒng)的理論、建模、接口和控制。對于使用燃料電池進行發(fā)電系統(tǒng)設計的研究人員和工程師，有很好的參考作用。本書相關的MATLAB/SIMU- LINK和PSpice仿真模型在網(wǎng)站ftp://ftpwileycom/sci_tech_med/fuel_cells中給出，并且在附錄中詳細介紹了使用方法，對希望深入研究燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的讀者，本書將起到極好的引導作用。
譯者序
原書前言
原書致謝
第1章緒論1
11背景：美國電網(wǎng)的形成與重構簡介2
12電力管制放開和分布式發(fā)電5
13分布式電源的類型6
14燃料電池分布式電源8
15氫能經(jīng)濟11
151簡介11
152轉(zhuǎn)型到氫能經(jīng)濟的挑戰(zhàn)12
153氫的生產(chǎn)12
154氫能的存儲和配送16
155美國能源部的與氫有關的活動16
156本書的任務18
參考文獻20
第2章燃料電池的工作原理22
21引言23
22元素的化學能與熱能23
23熱力學基礎24
231熱力學第一定律24
232熱力學第二定律24
24電化學基礎26
241吉布斯自由能26
25化學反應中的能量平衡27
26能斯特方程28
27燃料電池的基礎29
28燃料電池的類型30
29燃料電池等效電路39
210雙電層電容效應40
211總結41
參考文獻42
第3章質(zhì)子交換膜燃料電池的動態(tài)建模與仿真43
31引言: 燃料電池動態(tài)模型的需求44
32專門術語（PEMFC）44
33PEMFC的動態(tài)模型建立47
燃料電池的建模與控制及其在分布式發(fā)電中的應用目錄331電極上的氣體擴散48
332物質(zhì)守恒50
333PEMFC的輸出電壓50
334PEMFC的電壓降51
335PEMFC熱力學平衡53
34PEMFC的模型結構54
35PEMFC的等效電路模型55
36PEMFC模型的驗證59
參考文獻64
第4章固體氧化物燃料電池的動態(tài)建模與仿真65
41引言66
42術語（SOFC）66
43SOFC動態(tài)建模68
431有效分壓69
432物質(zhì)守恒71
433SOFC輸出電壓72
434管狀SOFC的熱力學能量平衡76
44SOFC動態(tài)模型結構78
45恒定燃料流量操作下SOFC模型的響應特性79
451穩(wěn)態(tài)特性79
452動態(tài)響應81
46恒定燃料利用率模式下的SOFC模型響應85
461穩(wěn)態(tài)特性86
462動態(tài)響應87
參考文獻88
第5章電解槽的運行原理和建模90
51電解槽的運行原理91
52電解槽的動態(tài)建模92
521電解槽的靜態(tài)（V-I）特性93
522制氫速率的建模93
523電解槽的熱模型94
53電解槽模型的實現(xiàn)95
參考文獻97
第6章應用于燃料電池的功率變換器98
61引言99
62功率半導體開關器件的概述100
621二極管100
622晶閘管100
623雙極結型晶體管101
624金屬-氧化物半導體場效應晶體管102
625門極可關斷晶閘管103
626絕緣柵雙極型晶體管103
627MOS控制晶閘管104
63AC/DC整流器105
631電路拓撲105
632三相可控整流器的簡化模型107
64DC/DC變換器110
641升壓變換器110
642降壓變換器114
65三相DC/AC逆變器117
651電路拓撲117
652狀態(tài)空間模型119
653abc/dq變換122
654dq坐標系下狀態(tài)空間模型123
655三相VSI的理想模型124
參考文獻127
第7章并網(wǎng)型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制128
71引言129
72并網(wǎng)系統(tǒng)的配置129
721PEMFC單元的配置130
722SOFC單元的配置131
73DC/DC變換器和逆變器的控制器的設計132
731升壓DC/DC變換器電路和控制器的設計132
732三相VSI的控制器的設計136
74仿真結果143
741期望輸出到電網(wǎng)的有功和無功功率——重載143
742輕載情況下向電網(wǎng)輸出有功功率、從電網(wǎng)吸收無功功率146
743燃料電池的負載性能跟隨分析150
744故障分析152
75總結154
參考文獻154
第8章獨立型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制157
81引言158
82系統(tǒng)描述和控制策略158
83減緩負載瞬變控制159
831鉛酸蓄電池的電路模型160
832電池充/放電控制器161
833濾波器的設計162
84仿真結果163
841負載的暫態(tài)變化163
842負載瞬變減緩166
843蓄電池充/放電控制器170
85總結172
參考文獻172
第9章基于混合燃料電池的能源系統(tǒng)案例研究174
91引言175
92混合電子接口系統(tǒng)176
921直流耦合系統(tǒng)176
922交流耦合系統(tǒng)178
923不同于并網(wǎng)系統(tǒng)的獨立運行系統(tǒng)178
93熱電混合運行模式下的燃料電池179
94案例研究Ⅰ：風能-光伏-燃料電池混合式獨立發(fā)電系統(tǒng)180
941系統(tǒng)結構180
942系統(tǒng)單元規(guī)格182
943系統(tǒng)組件特性185
944系統(tǒng)控制186
945仿真結果191
95案例研究Ⅱ：混合運行模式SOFC的效率評估196
951熱力學定律與SOFC效率196
952氫燃料熱值200
953SOFC電效率201
954混合熱電聯(lián)產(chǎn)運行模式SOFC的效率202
96總結204
參考文獻204
第10章燃料電池目前的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢210
101引言211
102燃料電池系統(tǒng)運行211
1021燃料處理器211
1022燃料電池堆212
1023功率調(diào)節(jié)器系統(tǒng)213
1024發(fā)電廠平衡(BOP)系統(tǒng)215
103當前的挑戰(zhàn)和機遇216
1031成本216
1032燃料和燃料基礎設施216
1033材料和制造217
104美國燃料電池研發(fā)項目218
1041美國能源部的SOFC相關項目218
105燃料電池的未來：綜述和作者的觀點219
參考文獻220
附錄運行PEMFC、SOFC模型及其分布式發(fā)電應用模型的指南223
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