Phuc Ho-Van · Ocktaeck Lim · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.381

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中提升其在高电流密度下工作的能力，对于实现广泛采用至关重要。值得注意的是，多项研究致力于开发合适的流场图案以缓解传质受限导致的性能损失，然而目前尚无一种流场能够有效应对在此类工况下同时出现的水淹和燃料饥饿双重挑战。本研究提出了一种新颖的方法，即将受自然界启发的三周期性极小曲面（TPMS）多孔结构引入PEMFC的流场设计中。我们的数值模拟结果表明，G-细带网络（GL25-FF）是最具前景的解决方案。其周期性且非曲折的孔道结构能够有效地将气流引导至气体扩散层（GDL...

解读: 该TPMS仿生多孔流场技术对阳光电源氢能储能系统具有重要借鉴价值。其G-配体网络结构通过优化质量传输,在0.4V电压下实现1.91A/cm²电流密度,较丰田Mirai提升5%,可应用于公司燃料电池备用电源系统。该技术的双相水管理策略和低压降设计理念,可迁移至ST系列PCS的液冷散热优化,改善大功率储...

Tong Gaoa1 · Xinyue Dengb1 · Ying Huang · Lei Gongb 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.345

流场设计对质子交换膜燃料电池的性能具有显著影响，尤其是在高电流密度条件下。为解决传统平行流场（PAFF）在传质能力和排水性能方面的局限性，本研究提出了一种改进的阴极流场设计，分别在进口端、中间区域和出口端引入阻块结构。数值模拟结果表明，采用进口阻块的改进型平行流场（PAIB）性能提升最为显著，其最大功率密度较PAFF提高了6.1%，缺氧区域占比降低了27.17%。此外，氧气分布、电流密度、含水量及温度分布的均匀性也得到显著改善。为进一步提升性能，采用基于人工神经网络的代理模型结合非支配遗传算法I...

解读: 该燃料电池流场优化技术对阳光电源氢能储能系统及电堆热管理具有重要借鉴价值。研究中采用的神经网络+NSGA-II多目标优化方法可应用于ST系列PCS的散热流道设计,提升功率密度6.1%的思路可迁移至SiC/GaN功率器件的热管理优化。VOF两相流仿真技术对户外储能柜PowerTitan的防凝露与液冷系...

Ali Moslehi · Mohsen Kandidayeni · Marie Hébert · Sousso Kelouwani · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325

摘要 本研究提出了一种综合性的方法，通过构建系统级能量管理策略（EMS）来优化混合燃料电池（FC）-电池动力系统的性能。该策略采用两级管理和控制架构，旨在提高系统效率、降低氢气消耗并增强动力系统的安全性。第一级为基于优化的EMS，专注于燃料电池与电池组之间的高效功率分配。该方法的关键在于考虑了空气供给系统的约束条件，包括避免压气机特性图中的喘振区以确保压气机的安全运行，以及维持氧气过量比（OER）在最优范围内。通过满足这些约束条件，该策略不仅提高了压气机的运行稳定性，还显著降低了氢气消耗。第二级...

解读: 该燃料电池双层能源管理策略对阳光电源氢能系统开发具有重要参考价值。其优化型EMS的功率分配逻辑可借鉴至ST储能变流器与氢燃料电池混合系统,通过氧过量比(OER)动态优化降低氢耗1.6-5.1%的思路,可应用于iSolarCloud平台的多能源协调控制算法。自适应PID控制层与阳光现有GFM/VSG控...

Huichao Zhu · Pan Zhao · Zhaochun Shi · Weihan Xu 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.336

摘要 为应对全球对清洁能源和淡水日益增长的需求，特别是在岛屿和沿海地区，提出了一种创新性的电-热-淡水三联产系统，该系统集成了氨燃料质子陶瓷燃料电池（NH₃-PCFC）、燃气轮机（GT）和气隙膜蒸馏（AGMD）。基于热力学、电化学、经济学及环境科学理论，建立了全面的4E（能量、㶲、经济、环境）数学分析模型，推导出多种性能评价指标，并量化了各组件中的不可逆损失。评估了系统的可靠性、可行性与竞争力，并对不同子系统、组件及运行模式的性能进行了比较。针对七个关键参数，开展了局部敏感性分析、全局输入-输出...

解读: 该氨燃料三联供系统的4E优化方法对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。其多目标遗传算法优化策略可应用于PowerTitan储能系统的能量管理,通过调节充放电电流密度、温度等参数实现能效与成本的帕累托最优。系统45.78%的火用效率和94.69%的综合能效为ST系列PCS的热管理优化提供参考。特别是其敏...

Arghya Mallick · Atanu Mondal · Ashish R. Hota · Debaprasad Kastha 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年12月

本文提出了一种基于混合模型预测控制（MPC）的直流微电网新型能量管理框架，旨在有效管理光伏（PV）电源、电池、燃料电池和超级电容器之间的功率分配，同时满足关键负载需求并符合运行约束条件。特别地，该框架缓解了制造商所规定的燃料电池和电解槽在实际运行中的某些难题。由于转换阶段少、体积紧凑、成本效益高且易于控制，采用多端口变换器拓扑来集成分布式能源（DER），而非使用多个变换器。为使多端口变换器平稳运行，开发了一个分层控制单元，用于与基于混合MPC的监督控制器和基于比例 - 积分（PI）补偿器的本地控...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的混合模型预测控制（MPC）框架与五端口变换器技术，对我司在分布式光储氢一体化系统领域具有重要参考价值。 该技术的核心优势在于通过多端口拓扑替代传统多变换器架构，实现光伏、电池、燃料电池、超级电容器等多种能源的协同管理。这与阳光电源当前推进的"光储氢充"一体化解...

Salih Berkan Aydemir · Funda Kutlu Onaya · KorhanÖkten · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.339

质子交换膜燃料电池（PEMFCs）是当前广泛应用于氢能源发电和储能系统中的装置。PEMFC参数估计对于优化燃料电池性能、降低成本以及确保系统可靠性至关重要。精确的参数估计有助于提升建模与仿真的准确性，并减少对昂贵且耗时实验的依赖。本研究聚焦于一种多策略α进化算法（MSAE），旨在提高PEMFC中参数估计的精度。MSAE在传统α进化算法的基础上进行了多项改进，例如采用Halton序列生成初始种群，并引入适应度-距离平衡技术以选择更优的候选解。为评估MSAE的一致性与可靠性，本文在三种不同情形下将其...

解读: 该PEMFC参数估计优化技术对阳光电源氢储能系统具有重要应用价值。MSAE算法的高精度参数辨识能力可应用于ST系列储能变流器与燃料电池的协同控制,通过精准建模减少实验成本,提升系统可靠性。其适应性约束优化方法可借鉴用于PowerTitan储能系统的多参数协同优化,结合iSolarCloud平台实现燃...

Hongye Sua · Haisong Xua · Lei Wanga · Zhiyang Liu 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393

有效的热管理策略对于优化质子交换膜燃料电池（PEMFC）的性能和耐久性至关重要。本文对液冷式PEMFC的热管理策略进行了系统性综述，重点聚焦于温度调节与冷启动运行两个方面。首先，介绍了PEMFC在高于和低于冰点温度下的基本热特性，随后概述了热系统模型的离线与在线辨识方法。接着，针对PEMFC热系统固有的非线性和耦合特性，以及内部和外部多种干扰的存在，从四个角度对各类温度控制策略进行了回顾与分类：（1）探究最佳运行温度与PEMFC整体性能之间的关系；（2）管理多输入多输出冷却系统中的耦合效应；（3...

解读: 该燃料电池热管理技术对阳光电源氢能储能系统及电动汽车充电解决方案具有重要借鉴价值。文中温度调控策略(模型驱动、数据驱动、自适应控制)可应用于ST系列储能PCS的热管理优化,降低冷却系统寄生功耗,提升系统效率。多输入多输出耦合控制方法与阳光VSG虚拟同步机技术理念契合,可增强系统鲁棒性。冷启动快速预热...

Ahmed Ismail M. Ali · Abdelfatah Ali · Mostafa F. Shaaban · Ahmed Abdelhakim 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月

差分结构单级反激逆变器（DSFI）具有元件少、升降压能力、低成本、小体积和高功率密度等优势。传统连续调制策略（CMS）虽可抑制低次谐波，但导致模块间环流增大，降低效率。本文提出采用不连续调制策略（DMS）用于三相DSFI，并对比分析其在CMS与DMS下的性能。引入单极选择性谐波补偿（SHC）环路抑制二次谐波。DMS有效降低器件电压应力与模块间环流，提升系统效率。实验基于1.6 kW并网原型机验证了CMS与DMS下DSFI的有效性。

解读: 该不连续调制技术对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能变流器具有重要应用价值。DSFI拓扑的单级升降压能力可简化SG系列组串逆变器的宽电压输入设计，特别适用于低压启动场景。DMS策略通过降低模块间环流和器件电压应力，可提升多模块并联系统效率1-2%，直接优化PowerTitan储能系统的功率模块设计...

Mingguang Yang · Zhenhua Quan · Lincheng Wang · Zejian Chang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.386

摘要 本研究提出并制备了一种新型混合冷却质子交换膜燃料电池（PEMFC）堆，该电池堆专门设计了高效的混合冷却通道。与传统的风冷电池堆以及上一代配备微热管阵列的分体式冷却电池堆相比，混合冷却电池堆实现了更高的负载能力、更优的发电性能和更佳的热管理性能。此外，混合冷却电池堆配置的风扇数量更少，从而降低了辅助功耗，并实现了更均匀的电压分布。实验结果表明，混合冷却电池堆的负载容量比分体式冷却电池堆高出14.3%，相较于同规格的普通风冷PEMFC电池堆则提升了71.4%。在相同电流条件下，混合冷却电池堆的...

解读: 该混合冷却PEMFC技术对阳光电源氢能储能系统及充电桩产品具有重要借鉴价值。其混合冷却路径设计实现71.4%负载能力提升和70.2%电压均匀性改善,可应用于ST系列储能变流器的热管理优化,特别是PowerTitan大功率场景。电压均匀性控制思路可融入VSG控制策略,提升多模块并联系统一致性。风扇功耗...

Yinke Qi · Xiaofeng Ma · Peixue Jiang · Yinhai Zhu · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 由于高超声速飞行器具有极高的冷却和能源需求，其发展面临巨大挑战。为应对这一挑战，本文提出了一种用于高超声速飞行器发动机的热光伏发电系统，该系统可在提供热防护的同时实现电能生成。热光伏电池安装在燃烧室冷却通道的壁面上，燃料流经通道以对电池进行冷却。高温辐射体发射的光子通过滤光器筛选后到达电池并产生电能。建立了包含燃烧室、热光伏器件及冷却通道在内的传热与发电耦合模型，并通过迭代求解直至满足能量守恒条件。分析了不同来流马赫数、燃料流量、入口温度以及起始位置对系统冷却与发电性能的影响。所提出的热光...

解读: 该热光伏发电技术为阳光电源高功率密度储能系统提供创新思路。其58kW/m²的发电密度和10.5%热电转换效率,可启发ST系列PCS在极端温度环境下的热管理优化设计。燃料冷却通道与光伏电池耦合的架构,对PowerTitan储能系统的液冷技术具有借鉴意义,特别是在数据中心等高热流密度场景。滤波器选频技术...

Hanbin Dang · Changyue Li · Yuhua Du · Zhipeng Li 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年2月

本文提出一种新型协调控制策略，用于实现固体氧化物燃料电池-燃气轮机（SOFC-GT）集成系统的联合发电。该系统兼具跟网型（GFL）与构网型（GFM）运行能力，相较传统独立运行的SOFC或GT系统具有更强的可控性。此外，设计了自适应功率分配策略，调节氢电转换过程以耦合SOFC与GT的运行，确保系统在多种工况下的安全高效运行。文中给出了详细的控制算法并进行了验证。

解读: 该SOFC-GT协调控制技术对阳光电源储能与微电网产品具有重要借鉴价值。文中提出的GFL/GFM双模式运行策略与阳光电源PowerTitan储能系统的构网型控制技术高度契合，其自适应功率分配算法可应用于ST系列储能变流器的多能源协调管理。特别是氢电耦合的协调控制思路，可为阳光电源拓展氢储能与电化学储...

Francesco Superchi · Antonis Moustakis · George Pechlivanoglou · Alessandro Bianchini · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 由于额外的复杂性和计算成本，迄今为止大多数关于混合能源系统的经济技术分析都忽略了组件的长期性能衰减。本研究提出了一种新颖的模拟方法，该方法在考虑退化效应的同时保持了合理的计算成本，相较于完整的基于物理机制的模型实现了88.5%的时间节省，而在估计长期影响时仅引入0.015%的误差。所提出的方法通过一个实际案例研究——即提洛斯岛混合能源系统的升级改造，以实现完全能源自给——进行了验证，该系统依靠光伏和风能发电，并由锂离子电池与氢链系统（电解槽、压缩机、储氢罐和燃料电池）组合提供支持。该新型模...

解读: 该退化建模研究对阳光电源储能系统设计具有重要价值。研究揭示忽略退化会导致电解槽低估103%、储氢罐低估31.5%、电池低估59.6%,这直接关系到PowerTitan储能系统和ST系列PCS的容量配置准确性。建议将该快速退化仿真方法集成到iSolarCloud平台,结合实际运行数据优化光储氢混合系统...

Zahra Piryaei · Aslan Gholami · Majid Zandi · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.332

可再生微电网与分布式发电近年来已成为为独立运行的近零能耗建筑供电的可持续解决方案。本研究提出了两种基于光伏的微电网系统：一种采用氢储能，另一种采用电池储能，用于满足某科研办公楼内电器、供暖、制冷及热水的实际用电需求。两个系统的平准化度电成本均设计为0.78欧元/千瓦时。通过TRNSYS 18软件结合动态功率负荷跟随模型进行仿真，并在运行第一年内基于能量、㶲、经济和环境（4E）准则对系统性能进行了综合评价。氢基系统包括一个13.1千瓦峰值的光伏阵列、一台7千瓦的碱性电解槽和一台3.5千瓦的燃料电池...

解读: 该研究对比氢储能与电池储能微网系统,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要参考价值。研究显示电池系统往返效率达90.23%,远超氢系统的46.86%,验证了阳光电源液冷储能技术路线的经济性优势。建议结合iSolarCloud平台优化动态负载跟随策略,提升失负荷概率表现;同时可...

Felix Mütter · Pavle Boskoski · Stefan Megel · Christoph Hochenauer 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.327

摘要 在电能转其他能源（PtX）系统中，优化固体氧化物电解槽（SOE）的性能是提升其竞争力和效率的关键挑战，尤其是在电子燃料（E-Fuels）和可持续航空燃料（SAF）的生产中。本文提出了一种系统性的方法来优化SOE电堆的工艺参数。通过在工业规模的SOE电堆上开展实验，研究了不同工艺参数对电压以及产物气体组成的影响，这些产物气可用于后续的费托（FT）反应器。所考察的工艺参数包括空气出口温度、燃料流量、反应物转化率、进料中H2x/COy比例以及反应物/产物比例。为了确定各参数的独立效应及其交互作用...

解读: 该固态氧化物电解槽优化研究对阳光电源PowerTitan储能系统及PtX绿色制氢方案具有重要参考价值。文中采用的DoE实验设计方法和多参数协同优化策略,可应用于ST系列PCS的电化学储能系统控制优化,特别是温度场管理、转换效率提升和气体配比控制。结合iSolarCloud平台的预测性维护能力,可实现...

Dibyendu Roya · Hadi Taghavifar · Kumar Vijayalakshmi Shivaprasad · Yaodong Wanga 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 本研究探讨了为偏远海岛社区设计的先进混合可再生能源系统配置。这些配置集成了多种技术，包括风力涡轮机、光伏板、燃料电池、柴油发电机、蓄电池、逆变器、电解槽和氢气储存罐，从而实现能源生产、存储与管理的协同化方法。系统产生的多余电能被用于电池充电和绿色氢气生产，增强了系统的灵活性与韧性。对各类系统配置进行了详细的经济技术与环境评估。此外，采用基于理想解相似度排序法（Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution）...

解读: 该混合可再生能源系统研究对阳光电源离网型储能解决方案具有重要参考价值。研究中的多能源协同配置(光伏+风电+储能+氢能)与我司PowerTitan储能系统、ST系列PCS及光伏逆变器产品线高度契合。TOPSIS多准则决策方法可应用于iSolarCloud平台的智能能量管理优化,特别是在海岛等离网场景中...

Md. Biplob Hossain · Md. Rabiul Islam · Kashem M. Muttaqi · Danny Sutanto 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月

摘要：随着风能等可再生能源逐步取代传统发电厂，有必要为混合储能系统制定新的组件规模确定方法和能量管理方法，以实现承诺在特定时间间隔内向电网供应的预期调度功率水平。作为氢能存储（HES）运行的电解槽（ELs）、燃料电池（FCs）和储氢罐，不仅能为电力部门实现电气化，还能在风力发电系统中提供灵活的调度功率水平。为了充分发挥氢能存储的优势，本研究提出一种概率方法，用于合理确定由质子交换膜燃料电池/电解槽和超级电容器（SC）组构成的混合储能系统的规模。此外，还提出了一种两层能量管理方法，以改进氢能存储的...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对超级电容器与氢储能混合系统的研究具有重要的战略参考价值。该论文提出的概率化容量配置方法和双层能量管理策略，与我司在储能系统集成和新能源调度领域的技术路线高度契合。 该研究的核心价值在于通过混合储能系统优化风电并网的功率调度可靠性。超级电容器处理高频波动，氢储能系统...

Longfei Li · Chenhui Lin · Ye Guo · Wenchuan Wu 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月

以可再生能源为主的电力系统转型对实现碳中和至关重要。集中式可再生能源通常构成并网型微电网，受限于与主网的功率交换能力，导致可再生能源利用率不足。随着氢能成为关键能源载体，电制氢技术被广泛用于缓解弃风弃光问题。本文提出一种考虑电解槽动态特性和氢燃料电池系统的双向电氢系统协同调度模型，并设计基于混合整数线性规划的改进交替方向乘子法（I-ADMM），实现可再生能源与氢能系统的分布式协调调度。数值仿真验证了该方法在提升经济性与减少可再生能源弃用方面的有效性。

解读: 该双向电氢系统分布式调度技术对阳光电源PowerTitan储能系统和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。I-ADMM分布式优化算法可集成至iSolarCloud云平台，实现光伏-储能-制氢多能源协调调度，提升可再生能源消纳率。电解槽动态特性建模为ST储能变流器与制氢设备的协同控制提供理论基础，优化功...

Muhammad Akbara1 · Qi Ana1 · Yulian Ye · Lichao Wu 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378

摘要 固体氧化物燃料电池（SOFCs）能够提供高效且清洁的电力，但其高温运行瓶颈限制了广泛应用。如果能够开发出替代性电解质以降低工作温度，则SOFC的应用场景有望进一步拓展，例如应用于物联网（IoT）系统的电源。本文作为概念验证，开发了一种基于沉淀法制备的CeO₂电解质、可在400 °C下工作的SOFC，用于为物联网系统中的无线传感器供电。材料研究表明，CeO₂电解质样品形成一种涂层结构，其中非晶态碳酸盐薄层覆盖在CeO₂颗粒表面，从而促进快速的混合质子与氧离子传输。所制备的基于CeO₂电解质的...

解读: 该400°C低温固体氧化物燃料电池技术为阳光电源储能系统提供创新思路。CeO2电解质实现的快速质子-氧离子混合传输机制,可启发ST系列PCS在多能源耦合场景的控制策略优化。其0.65W/cm²功率密度及150小时稳定性,结合超级电容充电管理,与PowerTitan储能系统的能量管理单元设计理念契合。...

Felipe Rubio · Javier Pereda · Andrés Mora · Félix Rojas · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月

本文提出了一种针对驱动各向异性永磁同步电机（PMSM）的两电平三端口变流器的模型预测电流控制策略，该策略采用了最优开关序列。这些变流器在包括燃料电池电动汽车和混合储能系统在内的混合能源系统中颇具吸引力。所提出的控制方法能在稳态和瞬态条件下（包括过调制期间，这一场景会带来重大的优化挑战）对开关矢量和占空比进行最优计算。该策略提出了一个简单的第二级控制来管理直流端口电流，利用无源矢量的冗余性，并且无需使用加权因子来平衡永磁同步电机和储能系统之间的控制目标，从而赋予永磁同步电机控制绝对优先级。实验室规...

解读: 从阳光电源的业务布局来看，这项三端口变换器的优化开关序列模型预测控制技术具有显著的战略价值。该技术针对混合储能系统与永磁同步电机的协同控制，与我司在储能系统、电动汽车驱动及新能源集成领域的核心业务高度契合。 技术层面，该方案的核心优势在于通过优化开关序列和占空比计算，实现了对PMSM转矩控制与混合...

Jiale Wena · Xicong Mia · Yubo Yaoa · Shengying Xiaoa 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401

摘要 针对大型远洋船舶在多场景任务中对长续航、高效率运行的需求，本文提出一种结合并联级间冷却再热燃气轮机（IRGT）与固体氧化物燃料电池（SOFC）的新型全电推进系统。研究了该系统在典型运行场景下的协调功率切换特性及其相互关系，并制定了兼顾效率与安全性的宽负荷范围最优功率分配策略。结果表明，经验证的68 MW船舶混合动力系统在设计工况下效率达到50.1%，最大误差仅为2.5%，具有较高的建模精度。当船舶处于全速航行场景时，推进系统以2.11的功率比运行，效率为50.1%，此时需保证燃料流量大于0...

解读: 该船舶混合动力系统的多场景功率分配策略对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要借鉴价值。其SOFC/燃气轮机协调切换机制可应用于光储充一体化场景的多模式能量管理,特别是GFM/GFL控制策略在微电网孤岛与并网切换中的优化。研究中50.1%系统效率及10%-108%宽负载范围运行...