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基于氢燃料电池能源系统的高效多级回收技术研究:一项实证分析
Advanced multi-recovery techniques for enhancing efficiency in hydrogen fuel cell-based energy systems: An empirical study
Zhipeng Huaa · Jintao Wua · Jiong Tangb · Xianguang Caob 等7人 · Energy Conversion and Management · 2025年10月 · Vol.341
摘要 氢燃料电池系统为高效利用氢能提供了有前景的途径。在传统热电联产系统主要关注燃料电池堆余热回收的基础上,本文提出的创新性多级回收技术进一步全面考虑了阴极排气总热量(包括显热和潜热)、排气动能、功率转换装置热量以及辅助部件热量的回收。为此搭建了实验平台以评估这些技术,重点在于评估排气潜热回收对系统性能的影响——这是该领域的首次评估。实验结果表明,在燃料输出功率为85 kW时,排气总热量回收可达10.75 kW,分别是排气动能回收、功率转换装置热量回收和辅助部件热量回收的4.30倍、10.24倍...
解读: 该燃料电池多重热回收技术对阳光电源氢能储能系统及热电联供方案具有重要借鉴价值。研究中阴极排气全热回收(显热+潜热)占比最高,峰值达10.75kW,这与阳光电源ST系列PCS的热管理设计理念高度契合。功率转换装置余热回收技术可直接应用于SiC/GaN功率器件的热管理优化,提升系统综合效率8.82%-1...
兆瓦级质子交换膜燃料电池热电联产系统中创新多端口余热回收的动态性能
Dynamic performance of an innovative multi-port heat recovery in megawatt-class PEM fuel cell cogeneration system
Jintao Wua · Zhipeng Huaa · Xianguang Caob · Jiong Tangb 等6人 · Applied Energy · 2025年9月 · Vol.393
摘要 质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其清洁和环境可持续的特性,正成为未来重要的能源形式。大规模PEMFC耦合热电联供(CHP)技术能够满足用户侧多种能源需求,在零碳园区应用中具有广阔前景。本研究提出了一种应用于兆瓦级PEMFC-CHP系统中的创新多端口余热回收技术。该多端口余热回收技术在电堆本体余热回收的基础上,进一步集成了电堆排气、空气压缩机、中间冷却器以及变流器的余热回收。为验证模型的正确性,本文对电堆排气余热回收及其他关键设备进行了实验测试与验证。通过改变运行工况,探究了关键参数的动态...
解读: 该兆瓦级PEMFC热电联产系统的多端口热回收技术对阳光电源氢能储能一体化方案具有重要借鉴价值。其变温控制策略可将冷却液温差从28.75°C降至10.7°C,可应用于ST系列储能PCS的热管理优化;排气余热回收占比达19.33%,综合效率提升12.53%,为PowerTitan储能系统与燃料电池耦合的...
宽禁带二极管超快反向恢复时间测量
Ultrafast Reverse Recovery Time Measurement for Wide-Bandgap Diodes
Daniel L. Mauch · Fred J. Zutavern · Jarod J. Delhotal · Michael P. King 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年12月
本文提出了一种测量宽禁带二极管亚纳秒级反向恢复时间的系统。该系统利用基于硅光导半导体开关(PCSS)和超短脉冲激光触发的电缆脉冲发生器,能够在0-1A正向偏置和0-10kV反向电压范围内,精确表征宽禁带材料二极管的反向恢复特性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器及PowerTitan储能系统中大规模应用SiC等宽禁带半导体器件,高频开关下的损耗与可靠性评估至关重要。该测量技术能精确表征器件在极端工况下的反向恢复特性,有助于优化逆变器及PCS的驱动电路设计,降低开关损耗,提升系统能效。建议研发团队关注该测试方法,以提升功率模块选型及...
考虑弱电网有功功率与电压耦合的储能型风电场快速电压恢复控制
Fast Voltage Recovery Control of Wind Farm With Energy Storage Considering Coupling of Active Power and Voltage in Weak Grids
Qihang Zong · Wei Yao · Hongyu Zhou · Jun Liang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
含风电的弱电网在故障后面临电压恢复缓慢的挑战,其根源之一是有功功率与电压的耦合效应(APVC),但该问题尚未被充分考虑。为此,本文提出一种带储能系统(ESS)的风电场快速电压恢复(FVR)控制策略。通过风电场与ESS的协调运行,抑制APVC以实现快速电压恢复。首先定量分析APVC特性,发现恢复阶段风电有功出力增加会对电压恢复产生负向耦合效应,且该效应在弱电网和低电压场景下更为显著。基于此,提出基于预设曲线的FVR控制策略:在耦合强烈的恢复初期,由ESS吸收多余有功,将负效应转为电压支撑的正效应;...
解读: 该弱电网快速电压恢复技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究揭示的有功-电压耦合效应(APVC)及其抑制策略,可直接应用于阳光电源风光储混合电站的协调控制:在故障恢复初期,通过ST储能系统快速吸收光伏或风电的多余有功功率,将负向耦合转化为电压支撑;后期...
基于强化学习的CANFIS控制器自适应切负荷用于频率恢复准则导向控制
Reinforcement Learning Based Adaptive Load Shedding by CANFIS Controllers for Frequency Recovery Criterion-Oriented Control
Hao Yang · Bo Jin · Zhaohao Ding · Zhenglong Sun 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年5月
为满足电网导则中严格的频率恢复准则(FRC),本文提出一种面向受端电网的实时自适应切负荷方法。构建基于协同自适应神经模糊推理系统(CANFIS)的切负荷控制器,以母线频率的幅值偏差和恢复时间偏差作为反馈信号,实现智能切负荷决策。引入基于强化学习的确定性策略梯度(DPG)算法优化控制器性能,在最小切负荷成本下确保频率恢复满足FRC,并提升鲁棒性。通过在负荷站部署CANFIS控制器形成分散式控制策略,可实时自适应决策切负荷的时机、位置、量值与轮次。省级受端电网仿真验证了该方法的有效性与适应性。
解读: 该自适应切负荷技术对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器具有重要应用价值。CANFIS控制器结合强化学习的频率响应策略可直接集成到储能系统的电网支撑功能中,增强构网型GFM控制的频率调节能力。通过实时监测母线频率偏差,储能系统可智能决策放电功率和持续时间,在满足电网FRC要求的同...
电梯应用中基于超级电容器的能量回收系统改进控制策略
Improved Control Strategy of a Supercapacitor-Based Energy Recovery System for Elevator Applications
Nikolaos Jabbour · Christos Mademlis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年1月
本文提出了一种用于电梯系统的超级电容器能量回收控制策略。该系统通过双向DC-DC变换器连接至电梯电机驱动器的直流母线,实现制动能量的存储与回馈。文中引入了双模糊逻辑控制器,用于在线调节直流母线电压,以优化能量回收效率。
解读: 该研究涉及的双向DC-DC变换技术与模糊逻辑控制策略,与阳光电源的储能变流器(PCS)核心技术高度同源。虽然电梯能量回收属于特定工业应用,但其直流母线能量管理逻辑可迁移至阳光电源的PowerStack或ST系列PCS产品中,特别是在工商业储能的削峰填谷及动态响应优化方面具有参考价值。建议研发团队关注...
直驱风力发电机并网弱电力系统暂态过电压机理分析与抑制方法
Analytical Analysis of the Mechanism and Mitigation Methods of Transient Overvoltage in Direct-Drive Wind Turbine Generators Connected to Weak Power System
Xu Tian · Shengtao Wu · Luran Wei · Lixin Zhang 等6人 · IEEE Access · 2025年2月
风电大规模接入地区电网强度减弱,交流短路故障恢复阶段的暂态过电压对安全稳定运行构成挑战。本文建立直驱风电并网系统数学模型,详细推导端口电流表达式,考虑内环电流控制影响,得到暂态过电压具体表达式。分析了电网短路比、有功功率恢复速度、无功电流增量和内环响应速度等影响因素,提出解析控制参数优化方法抑制故障恢复过电压的幅值和恢复速度。
解读: 该暂态过电压抑制技术可应用于阳光电源风电变流器的弱网并网控制。通过优化控制参数和故障恢复策略,降低直驱风电机组在弱电网条件下的过电压风险,提升系统稳定性和可靠性,为大规模风电场并网提供技术支撑,保护风电变流器免受过电压损害。...
面向电梯应用的具有改进功率控制和能量管理的超级电容储能回收系统
Supercapacitor-Based Energy Recovery System With Improved Power Control and Energy Management for Elevator Applications
Nikolaos Jabbour · Christos Mademlis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年12月
本文提出了一种用于电梯系统的超级电容能量回收系统(ERS)。该系统通过双向DC-DC变换器连接至电梯电机驱动器的直流母线,实现制动能量的存储与回馈。所提出的功率控制与能量管理(PC&EM)技术显著提升了系统的成本效益与能量利用率。
解读: 该技术核心在于双向DC-DC变换器与能量管理策略,与阳光电源的储能业务(如PowerStack、ST系列PCS)高度契合。电梯制动能量回收本质上是高频次、短时功率脉冲的储能应用,阳光电源可借鉴该文的PC&EM策略优化工商业储能系统在复杂负载下的响应速度与寿命管理。此外,该拓扑可作为阳光电源拓展工业节...
分布式光伏逆变器的频率支撑与系统恢复控制
Control of Distributed Photovoltaic Inverters for Frequency Support and System Recovery
Hossein DehghaniTafti · Georgios Konstantinou · John Fletcher · Leonardo Callegaro 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年4月
随着基于逆变器的可再生能源取代传统同步发电机,电力系统惯量降低。为保障低惯量系统的安全稳定,新标准对分布式光伏(DPV)系统的频率支撑能力提出了更高要求。本文探讨了DPV系统在频率调节和系统恢复中的控制策略,以提升电网稳定性。
解读: 该研究直接契合阳光电源在光伏逆变器及构网型技术领域的战略布局。随着全球电网向高比例可再生能源转型,阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan储能系统需具备更强的频率响应和惯量支撑能力。文章探讨的控制策略可优化阳光电源逆变器在弱电网下的频率支撑性能,提升iSolarCloud平台的调度智能化水平。建...
基于SDN的策略性微网形成以应对配电系统恢复中的通信故障
Strategic SDN-Based Microgrid Formation for Managing Communication Failures in Distribution System Restoration
Jian Zhong · Chen Chen · Zhaohong Bie · Mohammad Shahidehpour · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年11月
电网现代化使配电网对信息网络的依赖增强,导致其在灾害下的脆弱性上升。通信网络故障严重制约了配电系统的负荷恢复能力。现有研究大多忽视了电力与通信网络协同恢复的需求。本文利用软件定义网络(SDN)的数据路由能力,提升配电通信网络中集中控制的恢复效率,并将其融入综合恢复模型。该模型根据负荷恢复的控制需求,优化有限通信资源的配置,重建调度中心与终端设备的连接,并通过配电自动化协调微网形成以恢复供电。提出一种循环优化算法,实现多阶段协同负荷恢复。在IEEE 33节点和123节点测试系统上的仿真验证了方法的...
解读: 该SDN通信架构与微网协同恢复技术对阳光电源PowerTitan储能系统和微网解决方案具有重要应用价值。针对配电网通信故障场景,可优化ST系列储能变流器的孤岛检测与黑启动策略,通过SDN动态路由重构iSolarCloud云平台与现场设备的通信链路,确保调度指令可达性。该研究的多阶段协同恢复算法可融入...
一种考虑交流故障及系统恢复期间动态无功平衡的LCC-HVDC控制改进方法
A Method for Modifying LCC-HVDC Control Considering Dynamic Reactive Power Balance During AC Fault and System Recovery Period
Zhenxiao Yu · Juanjuan Wang · Chuang Fu · Haifeng Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年5月
现有提升交流故障后LCC-HVDC恢复能力的方法多孤立考虑无功功率与相位偏移对换相裕度的影响。本文提出一种结合无功控制与触发角校正的综合控制策略,以增强系统的自恢复能力。首先分析了熄弧角控制下直流输电功率与逆变器吸收无功的可行域,揭示了相位偏移对换相裕度的影响;进而提出在交流故障及恢复过程中考虑动态无功平衡与相位偏移的LCC-HVDC控制修正方法。该方法在故障期间通过无功控制动态调节直流电流与熄弧角参考值,并在不同阶段实施差异化的相位偏移补偿以校正触发角;同时,将满足换相裕度要求的临界触发角作为...
解读: 该LCC-HVDC动态无功平衡控制方法对阳光电源大型储能系统(PowerTitan)及构网型逆变器产品具有重要借鉴价值。研究中提出的无功-相位协同控制策略可应用于ST系列储能变流器的电网故障穿越功能优化:在电网电压跌落时,通过动态调节无功输出与触发角补偿,提升换相稳定性,避免系统脱网。特别是其临界触...
带飞轮动能回收的高性能四驱电动动力总成
High-Performance 4WD Electric Powertrain With Flywheel Kinetic Energy Recovery
Nima Farrokhzad Ershad · Ramin Tafazzoli Mehrjardi · Mehrdad Ehsani · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
四驱纯电动动力总成在提升车辆性能与效率方面潜力巨大。本文提出了一种新型四驱电动动力总成,通过集成紧凑高效的飞轮动能回收系统(KERS),显著提升了整车动力性能并延长了电池使用寿命。
解读: 该研究提出的飞轮动能回收技术为电动汽车驱动领域提供了新的能量管理思路。对于阳光电源而言,虽然核心业务聚焦于光伏与储能,但该技术在能量缓冲与瞬时功率补偿方面的逻辑与公司储能系统(如PowerTitan、PowerStack)的功率控制策略有异曲同工之妙。建议关注其高频能量交换控制算法,这对于优化阳光电...
RB-IGCT的恢复特性及其在混合换相换流器HVDC中的低无功应用
Recovery Characteristics of RB-IGCT and Its Low Reactive Power Application in Hybrid Commutated Converter Based HVDC
Zongze Wang · Zhanqing Yu · Lu Qu · Biao Zhao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
传统LCC-HVDC受晶闸管关断特性限制,最小熄弧角通常为12°,需配置昂贵的无功补偿设备。本文研究了基于反向阻断集成门极换流晶闸管(RB-IGCT)的混合换相换流器(HCC),通过优化器件恢复特性,有效降低了系统对无功功率的需求,提升了换流站的运行效率与经济性。
解读: 该研究关注高压大功率电力电子器件(RB-IGCT)在HVDC领域的应用,虽与阳光电源当前主流的组串式/集中式光伏逆变器及储能PCS产品线存在差异,但其核心价值在于降低无功补偿需求和提升系统并网性能。对于阳光电源正在布局的电网侧大型储能系统及未来可能涉及的柔性直流输电技术,该技术路线提供的器件优化思路...
SiC MOSFET在重复短路应力下的阈值电压退化与恢复特性
Threshold Voltage Degradation and Recovery Characteristics of SiC MOSFETs Under Repetitive Short-Circuit Stress
Yifan Wu · Chao Wang · Chi Li · Jianwei Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文深入研究了SiC MOSFET在重复短路应力下的阈值电压(VTH)退化机理及其恢复特性。通过实验分析,揭示了短路应力对器件寿命的影响,并探讨了退化后的恢复行为,为电力电子系统设计者评估器件可靠性及寿命预测提供了关键参考。
解读: SiC MOSFET作为阳光电源组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩的核心功率器件,其可靠性直接决定了产品的全生命周期性能。短路应力是电力电子系统在极端工况下的常见挑战,本文对VTH退化与恢复特性的研究,有助于优化阳光电源的驱动电路保护策略,提升逆变器在复杂电网环境下的鲁棒...
通过构网型混合光伏电站提升电力系统短期电压稳定性
Short-Term Voltage Stability Improvement in Power System Through Grid-Forming Hybrid PV Plants
Muhammad Sarwar · Venkataramana Ajjarapu · Amarsagar R. R. Matavalam · Soummya Roy 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月
摘要:在基于逆变器的电源(IBR)高渗透率的电力系统中,短期电压稳定性问题是主要关注点。故障引发的延迟电压恢复(FIDVR)就是这样一个可能导致短期电压不稳定的问题。本文研究了利用混合光伏电站的动态电压支持和负荷控制来缓解FIDVR的方法。我们提出了一个基于深度强化学习(DRL)的优化框架,用于混合光伏电站的最优动态无功注入和最优负荷控制。无功注入量和切负荷量取决于系统运行工况,因此这个数据驱动的框架能够给出适应不同运行工况的最优设定值。数值模拟表明,最优动态无功注入和负荷控制能够改善电压恢复情...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,本论文所探讨的短期电压稳定性问题及其解决方案具有重要的战略意义。随着全球光伏装机容量持续增长,故障引发的延迟电压恢复(FIDVR)问题日益凸显,这直接关系到我司光伏逆变器产品在高渗透率场景下的电网适应性。 论文提出的构网型混合光伏电站方案与我司技术路线高度契合。我司已在1...
基于光伏驱动余热回收的新型太阳能-燃煤混合发电系统热力学与经济性分析
Thermodynamic and economic analyses of a novel solar–coal hybrid power generation system using photovoltaic–driven waste heat recovery
Yu Hana · Xue Yana · Yingying Suna · Junjie Wua 等5人 · Solar Energy · 2025年3月 · Vol.288
开发太阳能-燃煤混合发电系统(SCHPGS)可实现低碳且稳定的电力生产。针对传统SCHPGS中存在的高成本和太阳能-电能转换效率(SEE)不理想等关键问题,本文提出了一种新方法——光伏驱动余热回收。研究揭示了光伏发电与热力循环之间的耦合关系,并据此提出一种新型SCHPGS。在所提出的系统中,采用光伏组件替代高成本的槽式太阳能集热器,利用光伏电力驱动压缩式热泵(CHP),通过余热回收实现太阳能利用的放大效应。CHP产生的低品位热能被有效集成用于空气预热,实现能量的梯级利用。对所提出的SCHPGS进...
解读: 该光伏驱动余热回收技术对阳光电源ST储能系统和SG逆变器产品线具有重要启示。研究展示了光伏与热力循环的创新耦合,通过压缩热泵实现太阳能利用放大,光电转换效率达35.28%。这为阳光电源PowerTitan储能系统在工业余热回收场景的应用提供了新思路,可结合三电平拓扑和MPPT优化技术,开发光储热一体...
具有双蒸发温度的电动汽车热管理系统运行策略与性能
Operation strategy and performance of thermal management system with dual-evaporation temperature for electric vehicles
Tianchan Yu · Shurong Liu · Xianting Li · Wenxing Shi · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 电动汽车(EV)在低温环境下行驶里程显著衰减的一个关键原因是热管理系统的高能耗。目前,热泵技术与废热回收技术已被广泛应用于提升热管理系统能效,缓解低温环境下电动汽车续航里程的下降问题。然而,传统的废热回收热泵系统以环境空气和废热作为热源,仅在单一蒸发温度下运行,导致在低温工况下热泵性能较差,原因是低品位的空气热源限制了高品位废热的回收效率。为解决上述问题,本文提出一种适用于电动汽车的双蒸发温度热管理系统,该系统可在单蒸发温度模式与双蒸发温度模式之间切换,从而匹配环境空气与废热热源的能量品位...
解读: 该双蒸发温度热管理技术对阳光电源电动汽车解决方案具有重要参考价值。研究揭示的分级能量管理策略可应用于我司OBC车载充电机和电驱系统的热管理优化,通过废热回收与环境热源的协同利用,可降低25%的制热能耗。该技术思路可延伸至储能系统PowerTitan的液冷热管理,通过PCS功率器件废热分级回收提升系统...
通过生物源驱动的能源供应结合碳捕集与封存
CCS)实现矿物工业脱碳的负二氧化碳排放
Mohamed M.Ibrahi · Abdelghafour Zaabou · Energy Conversion and Management · 2025年12月 · Vol.345
摘要 实现干燥和煅烧等高能耗作业的脱碳,对于使矿物加工行业与全球气候目标保持一致至关重要。然而,现有工业设施烟气流中通常较低的CO2浓度,给具有成本效益的碳捕集带来了重大挑战。本研究针对矿产行业亟需快速脱碳的问题,通过对一个磷酸盐加工工厂(作为代表性案例)应用七种改造方案进行全面的技术经济评估,提出解决方案。所评估的策略将基于生物质的燃料替代与成熟的燃烧后碳捕集技术相结合,具体包括单乙醇胺(MEA)吸收法和钙循环(CaL),并辅以废气再循环(EGR)和先进的相变热回收集成等工艺优化措施。利用AS...
解读: 该研究为矿业脱碳提供了生物质能+碳捕集的负碳路径,对阳光电源工商业储能系统具有重要启示。ST系列PCS可配合工业园区生物质热电联产系统,通过储能平抑可再生能源波动,降低碳捕集设备的电力成本。研究中MEA系统配合余热回收实现95%碳捕集率且无需外部热源,验证了能源梯级利用的经济性。阳光电源可将Powe...
用于储能式有轨电车的具有中点电压自恢复功能的三级SiC DC–DC变换器
Three-Level SiC DC–DC Converter With Midpoint Voltage Self-Recovery for Energy-Storage Trams
Wei Li · Wenlu Zhang · Chunyang Chen · Xinxin Tang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
储能式有轨电车对其储能装置供电系统提出了高要求,充电系统需具备高电压、大功率输出以实现快速充电。采用三级DC–DC拓扑与碳化硅(SiC)MOSFET等宽禁带半导体器件可提升耐压等级与开关频率,适用于高压大功率场景。本文提出一种三级不对称混合钳位DC–DC变换器,通过“串联充电、并联放电”电路结构,在特定条件下实现输入侧中点电压自平衡。设计了满足储能电车充电需求的控制算法,并研制基于SiC器件的样机模块。相比前代系统,体积减小32.85%,质量降低30.70%。仿真与实验验证了中点电压自恢复能力及...
解读: 该三电平SiC DC-DC变换器技术对阳光电源储能与充电业务具有重要应用价值。中点电压自恢复功能可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC级联架构,解决三电平拓扑中点电位漂移难题,提升系统可靠性。SiC器件应用与高频化设计实现32.85%体积缩减,契合PowerTitan储能系统的高功率密度需求。非...
基于SOC恢复柔性功率备用的光伏-电池储能系统频率稳定支撑能量管理策略
Energy Management of Photovoltaic-Battery Energy Storage System for Stable Frequency Support Based on Flexible Power Reserve Considering SOC Recovery
作者未知 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年9月 · Vol.2025
针对低惯量电网频率调节能力下降问题,提出一种光伏-储能协同能量管理策略:通过MPPT动态预留光伏功率,并由储能系统平抑波动;引入SOC自适应恢复机制优化充放电,提升调频能力并延缓电池老化。仿真与硬件在环实验验证其可稳定提供功率备用、改善电网频率质量。
解读: 该策略高度契合阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及iSolarCloud平台在构网型光储电站中的应用需求。建议将柔性功率备用算法集成至ST PCS的VSG+下垂复合控制模块,并在PowerTitan系统中嵌入SOC动态恢复逻辑,提升其在西北等弱电网区域的调频响应精度与寿命。同时可作为iSo...
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