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燃料电池电池超级电容复合能量管理策略 Simulink 仿真模型
摘要:本文结合燃料电池和电池以及超级电容器的特性,研究了一种复合能量管理策略。我们提出了
传统 PI 控制、等效燃油(氢)耗最低(ECMS)、等效能耗最低(EEMS)以及分频解耦等四种能量管
理策略,并通过 Simulink 仿真模型进行了验证。这些策略适用于混合储能能量管理方向,如城轨交
通、电动汽车和微电网等领域。
关键词:燃料电池;电池;超级电容;能量管理策略;Simulink 仿真模型
1. 引言
随着能源危机和环境污染问题的日益严峻,燃料电池技术作为一种清洁高效的能源转化技术备受关注
。然而,燃料电池系统在实际应用中还存在着能量管理的问题。为了更好地利用能量,并且延长整个
系统的寿命,考虑到燃料电池的特性,结合电池和超级电容的优势,我们提出了一种复合能量管理策
略。
2. 传统 PI 控制策略
传统的 PI 控制策略是一种常见的能量管理策略。通过对燃料电池和电池的电流进行控制,实现能量
的平衡。然而,由于传统 PI 控制策略无法充分利用超级电容的高功率输出特性,导致能量损失较大
。
3. 等效燃油(氢)耗最低(ECMS)策略
ECMS 策略是一种基于燃料消耗最小化的能量管理策略。通过对燃料电池和电池的功率进行调节,使
得实际燃料消耗最小。ECMS 策略能够充分利用燃料电池和电池的特性,提高能源利用率,减少能量
的浪费。
4. 等效能耗最低(EEMS)策略
EEMS 策略是一种基于能耗最小化的能量管理策略。通过对燃料电池和电池的功率进行调节,使得实
际能耗最小。与 ECMS 策略相比,EEMS 策略更加注重能量的利用效率,减少能量的损失。
5. 分频解耦策略
分频解耦策略是一种基于分频控制的能量管理策略。通过对燃料电池和电池的频率进行调节,实现能
量的平衡。分频解耦策略能够充分利用燃料电池和电池的特性,提高系统的稳定性和可靠性。
6. 成果与讨论
通过 Simulink 仿真模型对以上四种能量管理策略进行了验证。结果表明,复合能量管理策略比传统
PI 控制策略具有更高的能量利用率和更低的能量损失。在实际应用中,根据具体的需求和系统特性,
可以选择不同的能量管理策略,以达到最佳的能源利用效果。
7. 应用方向