光-氢转换电力变换器研究

于方艳 蒋伟 王文 莫岳平

随着能源紧缺和环境污染现状越来越严重，开发洁净的可再生资源越来越受到重视。相比与传统的化石能源，氢能量密度大、热值高，能量转换过程中无污染，是理想的未来能源载体。随着以氢气为能源的质子交换膜燃料电池逐渐应用于静止发电装置与车载动力系统，氢能的优势逐渐显现[1-2]。氢是宇宙中最丰富的元素，在地球上主要以碳氢化合物和水的形式存在；制氢方式主要有碳氢化合物重整和电解水两种方式，现今制氢企业主要采用碳氢化合物重整的方式制氢，因此在传统意义上，氢气制备被认为是一种高能耗过程。太阳能取之不尽，用之不竭，若能高效利用太阳能分解水来制备氢气，则可以将光能转换为清洁的化学能，成为光-氢储能过程[3]。

本论文提出了基于分布式供电的制氢系统架构，并对其中关键的光伏模块化供电技术做深入的探讨，包括双相降压变换器的建模，底层数字控制系统设计，以及最大功率追踪的实现。实验结果表明，单个电力变换模块的性能达到了预期的效果。