열회수 시스템을 갖춘 연료 전지 / 배터리 하이브리드 전력 시스템의 에너지 관리 개발 및 분석 Development and Analysis of Energy Management for Fuel cell/Battery Hybrid Power System with Heat Recovery원문보기
고정된 마이크로 CHP 시스템을 갖춘 개발된 하이브리드 전력 시스템은 전력 및 열수를 공급하는 주택에 적용된다. 연료 전지는 70 ℃에서 수소의 산화 반응을 통해 열과 전기를 발생시키므로 바이폴라 플레이트 (열교환 기 K30은 주거용으로 많이 사용됨)의 냉각 회로에서 열을 회수할 수 있다. 열교환 기로부터의 열수는 코일을 통과하여 수조 내에서 충분히 냉각되어 폐열 회수 공정을 완료하고, 열은 수조에 저장되어 사용된다. 다른 계절에 따라 보조 보일러가 필요하다. 발전기 용량의 제한으로 인해 시스템이 겨울철 온수 수요를 완전히 충족시킬 수 없기 때문이다. 온수와 수돗물은 뜨거운 여름 공급 전에 온도를 낮추기 위해 혼합 장치로 혼합된다. 본 연구에서는 다음과 같은 점을 고려하였다. 고효율 및 안정적인 운전 조건에서 ...
고정된 마이크로 CHP 시스템을 갖춘 개발된 하이브리드 전력 시스템은 전력 및 열수를 공급하는 주택에 적용된다. 연료 전지는 70 ℃에서 수소의 산화 반응을 통해 열과 전기를 발생시키므로 바이폴라 플레이트 (열교환 기 K30은 주거용으로 많이 사용됨)의 냉각 회로에서 열을 회수할 수 있다. 열교환 기로부터의 열수는 코일을 통과하여 수조 내에서 충분히 냉각되어 폐열 회수 공정을 완료하고, 열은 수조에 저장되어 사용된다. 다른 계절에 따라 보조 보일러가 필요하다. 발전기 용량의 제한으로 인해 시스템이 겨울철 온수 수요를 완전히 충족시킬 수 없기 때문이다. 온수와 수돗물은 뜨거운 여름 공급 전에 온도를 낮추기 위해 혼합 장치로 혼합된다. 본 연구에서는 다음과 같은 점을 고려하였다. 고효율 및 안정적인 운전 조건에서 연료 전지 시스템을 적용하려면 발전소 균형 (B0P)을 연료 전지 시스템에 연결해야 한다. 연료 전지 시스템의 각 하위 시스템은 연료 및 산소의 공기 흐름 규정, 스택의 열 관리, 연료의 가습 및 최종 애노드 값의 퍼지 시간 제어와 같은 해당 제어 관리 시스템이 필요하다. 단방향 DC-DC 컨버터를 겨냥하여, PEM 연료 전지 출력 전력의 전력 관리를 달성하기 위해 전력 제어 및 전압 제어의 방법론이 제안되었다. 그리고 수조의 열교환 매체 인 판형 열교환 기와 연료 전지의 냉각 계통, 수조의 중앙에 위치한 나선형 코일 관, 헬릭스 코일과 연료 전지 모두에서 수류가 흐르는 것을 보장하는 물 펌프 냉각 채널 및 모든 키 연결시 온도를 나타내는 열 커플. 가장 중요한 문제는 Pontryagin의 최소 원리의 알고리즘을 결정하여 SOC, 전력 제한 및 수조 온도를 고려한 PEM 연료 전지 시스템과 배터리 사이의 전력 분배를 설계하는 에너지 관리 시스템 설계이다.
고정된 마이크로 CHP 시스템을 갖춘 개발된 하이브리드 전력 시스템은 전력 및 열수를 공급하는 주택에 적용된다. 연료 전지는 70 ℃에서 수소의 산화 반응을 통해 열과 전기를 발생시키므로 바이폴라 플레이트 (열교환 기 K30은 주거용으로 많이 사용됨)의 냉각 회로에서 열을 회수할 수 있다. 열교환 기로부터의 열수는 코일을 통과하여 수조 내에서 충분히 냉각되어 폐열 회수 공정을 완료하고, 열은 수조에 저장되어 사용된다. 다른 계절에 따라 보조 보일러가 필요하다. 발전기 용량의 제한으로 인해 시스템이 겨울철 온수 수요를 완전히 충족시킬 수 없기 때문이다. 온수와 수돗물은 뜨거운 여름 공급 전에 온도를 낮추기 위해 혼합 장치로 혼합된다. 본 연구에서는 다음과 같은 점을 고려하였다. 고효율 및 안정적인 운전 조건에서 연료 전지 시스템을 적용하려면 발전소 균형 (B0P)을 연료 전지 시스템에 연결해야 한다. 연료 전지 시스템의 각 하위 시스템은 연료 및 산소의 공기 흐름 규정, 스택의 열 관리, 연료의 가습 및 최종 애노드 값의 퍼지 시간 제어와 같은 해당 제어 관리 시스템이 필요하다. 단방향 DC-DC 컨버터를 겨냥하여, PEM 연료 전지 출력 전력의 전력 관리를 달성하기 위해 전력 제어 및 전압 제어의 방법론이 제안되었다. 그리고 수조의 열교환 매체 인 판형 열교환 기와 연료 전지의 냉각 계통, 수조의 중앙에 위치한 나선형 코일 관, 헬릭스 코일과 연료 전지 모두에서 수류가 흐르는 것을 보장하는 물 펌프 냉각 채널 및 모든 키 연결시 온도를 나타내는 열 커플. 가장 중요한 문제는 Pontryagin의 최소 원리의 알고리즘을 결정하여 SOC, 전력 제한 및 수조 온도를 고려한 PEM 연료 전지 시스템과 배터리 사이의 전력 분배를 설계하는 에너지 관리 시스템 설계이다.
The developed hybrid power system with micro-CHP system for a stationary is applied in a house supplying electric power and hot water. When the fuel cell generates heat and electricity via the oxidation reaction of hydrogen with working at 70℃, it provides the possibility of heat recover from the co...
The developed hybrid power system with micro-CHP system for a stationary is applied in a house supplying electric power and hot water. When the fuel cell generates heat and electricity via the oxidation reaction of hydrogen with working at 70℃, it provides the possibility of heat recover from the cooling circuit of the bipolar plates (heat exchanger K30 is commonly used in residential). The heat-flowing water from the heat exchanger flows through the coil and is sufficiently cooled in the water tank to complete the process of recovering the waste heat, and the heat is stored in the water tank for use. According to different seasons, an auxiliary boiler is needed, since the system may not be able to fully satisfy hot water demand in winter because of limitations in the generator capacity. The hot water and tap water are mixed by a mixing device to reduce the temperature before the hot summer supply. In this study, the following mentioned points will be considered. To apply the fuel cell system in the conditions of high efficiency and stable operation, the balance-of-plants (B0Ps) should be coupled into the fuel cell system. Each subsystem of the fuel cell system requires its corresponded control management system such as flow regulations of fuels and oxygen, thermal management of the stack, humidification of the fuels and purge time control of the end anode value. Aiming at the unidirectional DC-DC converter, the methodologies of power control and voltage control are proposed achieving the power management of PEM fuel cell output power. And the thermal storage system consisting of plate heat exchanger as heat exchange media of water tank and cooling system of fuel cell, helix coil pipe located at the center of water tank, water pumps ensuring the water fluid running in both of helix coil and fuel cell cooling channel and thermal couples indicating the temperature at every key connections. The extremely critical issue is the energy management system designing which splits the power between PEM fuel cell system and battery considering of SOC, power limitation and temperature of water tank by determination of the algorithm of Pontrayagin’s Minimum Principle.
The developed hybrid power system with micro-CHP system for a stationary is applied in a house supplying electric power and hot water. When the fuel cell generates heat and electricity via the oxidation reaction of hydrogen with working at 70℃, it provides the possibility of heat recover from the cooling circuit of the bipolar plates (heat exchanger K30 is commonly used in residential). The heat-flowing water from the heat exchanger flows through the coil and is sufficiently cooled in the water tank to complete the process of recovering the waste heat, and the heat is stored in the water tank for use. According to different seasons, an auxiliary boiler is needed, since the system may not be able to fully satisfy hot water demand in winter because of limitations in the generator capacity. The hot water and tap water are mixed by a mixing device to reduce the temperature before the hot summer supply. In this study, the following mentioned points will be considered. To apply the fuel cell system in the conditions of high efficiency and stable operation, the balance-of-plants (B0Ps) should be coupled into the fuel cell system. Each subsystem of the fuel cell system requires its corresponded control management system such as flow regulations of fuels and oxygen, thermal management of the stack, humidification of the fuels and purge time control of the end anode value. Aiming at the unidirectional DC-DC converter, the methodologies of power control and voltage control are proposed achieving the power management of PEM fuel cell output power. And the thermal storage system consisting of plate heat exchanger as heat exchange media of water tank and cooling system of fuel cell, helix coil pipe located at the center of water tank, water pumps ensuring the water fluid running in both of helix coil and fuel cell cooling channel and thermal couples indicating the temperature at every key connections. The extremely critical issue is the energy management system designing which splits the power between PEM fuel cell system and battery considering of SOC, power limitation and temperature of water tank by determination of the algorithm of Pontrayagin’s Minimum Principle.
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