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新能源發電過程的動態建模、模擬和控制

為了解決燃料電池效率的問題，作者（英）蘭詹·文帕 這樣論述：

本書討論了對一系列能源系統進行動態建模、模擬和控制的核心問題，包括燃氣輪機、風力機、燃料電池和電池等。 這些建模和控制原理也同樣適用於其他非常規發電系統，如太陽能和波浪能發電。 本書的主要特點在於，涉及了熱力學、流體力學、傳熱學、電化學、電網和電機等主題，並著重討論了它們在發電、控制和調節等領域的應用。 本書將説明讀者理解能源系統的建模方法以應用於控制器的設計，並掌握控制系統和調節器的基本設計過程。它也將對能源系統的動態模擬和監測系統的實現提供有益的指導。通過對可觀測系統變數的量測來估計系統內部變數，從而實現對系統的監測。對於混合發電系統的設計者們而言，本書也將提供有效的幫助。 本書介

紹了混合發電系統中涉及的先進技術，例如浮動或近海風力機以及燃料電池等。 本書通過真實案例分析介紹了基於非線性動態模型的各種發電系統的實際控制規則，在這些控制規則中並不需要對非線性動態模型進行線性化。同時，本書還向讀者介紹了基於非線性模型的估計方法及其在能源系統中的應用。 Ranjan Vepa博士畢業於斯坦福大學，獲應用力學博士學位，曾在NASA Langley研究中心工作，現就職于倫敦大學。Vepa博士在動態建模和控制領域有5本著作，他的主要研究領域包括控制系統設計及相關信號處理在機械系 統、能源系統、生物醫學工程等方面的應用，尤其精通各類線性及非線性動態系統參數的自

適應估計和動態控制，包括航天、能源和生物系統等。正是Vepa博士 紮實的學術和工業背景，使得他既能從熱力學、流體力學、傳熱學、電化學等的基礎知識出發，從物理角度為讀者詳盡而系統地分析、介紹能源系統的基本原理，又 能從實際應用角度，通過真實案例分析給讀者以建議和指導。 譯者序 原書前言 縮略語   第1章 發電基本原理介紹1 1.1流體力學1 1.1.1品質、動量和能量守恆1 1.1.2應力應變率和黏度的關係3 1.1.3理想氣體和聲波4 1.1.4參考狀態6 1.1.5正則衝擊波關係式7 1.1.6一維流動：Rayleigh流8 1.1.7一維流動：Fanno流13 1.1

.8准一維流15 1.1.9傾斜衝擊波18 1.1.10 Prandtl-Meyer流20 1.2熱力學22 1.2.1熱力學第零定律24 1.2.2熱力學第一定律24 1.2.3熱力學第二和第三定律24 1.2.4在實際氣體中做功所需的熱量25 1.2.5自發過程和熱力學勢25 1.2.6可逆性、能量和迴圈27 1.2.7第二定律的應用28 1.2.8基本發電迴圈29 1.2.9熱傳遞：傳導、輻射、對流熱傳遞30 1.3電化學：簡介33 1.3.1燃料電池熱力學34 1.3.2電極電化學35 1.3.3 Gibbs勢能變化37 1.3.4燃料電池效率38 1.3.5電極超電位38 1.3.6

半電池電極示例40 1.3.7鹽橋40 1.3.8電極和電池的類型41 1.3.9蓄電池和燃料電池示例41 參考文獻44   第2章 能量轉換原理45 2.1發電機和電動機的初步概念45 2.1.1簡介45 2.1.2發電機和電動機的基本運行原理45 2.2電機：直流電動機46 2.2.1直流電動機的負荷49 2.2.2直流電動機的分類49 2.3交流電動機50 2.3.1同步電動機50 2.3.2同步電動機的分類50 2.3.3同步電動機的運轉50 2.3.4同步電動機的負荷52 2.3.5感應電動機54 2.3.6交流伺服電動機55 2.3.7交流轉速計57 2.4無刷直流電動機57 2.

5步進式直流電動機59 2.6高性能電動制動器的設計與開發60 2.7驅動直流電動機：直流電動機的速度控制60 2.7.1控制直流電動機：位置控制伺服60 2.8驅動和控制交流電動機66 2.9電動伺服制動器的穩定性68 2.9.1勞斯表法71 2.10發電機71 2.10.1同步交流發電機72 2.10.2同步交流發電機的動態建模72 2.10.3感應交流發電機75 2.11電力系統77 2.11.1電力系統穩定性77 2.11.2輸電線路79 2.11.3變壓器82 2.11.4功率因數提升83 參考文獻84   第3章 同步和感應發電機的建模85 3.1建模的通用原理：Park變換和應用

85 3.2勵磁同步發電機89 3.3等效電路模型90 3.4具有磁場定向的永磁同步發電機的機電模型90 3.5勵磁同步發電機的應用93 3.5.1典型勵磁器的建模95 3.5.2模型參數的計算96 3.6同步發電機的性能特性97 3.7感應發電機的動態建模98 3.7.1等效電路建模99 3.7.2感應發電機模型的參數計算100 3.7.3感應發電機特性以及參數的實驗測定101 3.8 DFIG：實例分析101 3.8.1穩態機電模型104 3.8.2非線性擾動動力學105 參考文獻107   第4章 風力發電和控制108 4.1簡介108 4.2風力機組件108 4.3風力機空氣動力學：動

量理論108 4.3.1致動器盤原理109 4.3.2貝茲極限110 4.3.3流旋轉的影響111 4.4葉素動量理論112 4.4.1功率因數：BEM理論運算式114 4.5葉片的氣動設計115 4.6葉片結構動力學117 4.7風輪空氣彈性變形的動態建模126 4.7.1多葉片坐標系128 4.7.2多葉片坐標系裡的運動方程129 4.7.3扭轉模式的離心固化130 4.7.4基於葉素理論的空氣動力力矩131 4.7.5流入動力學133 4.7.6驅動流入中心的力矩133 4.7.7風輪轉矩係數：一般運算式136 4.7.8風輪轉矩係數：在不斷流入和有穩定根間距的剛性葉片的情況下137 4

.8實際的功率因數和它依靠在葉片安裝上的角度138 4.9最大功率點跟蹤和防止過度風轉矩140 4.10柔性風輪葉片上的准穩定氣動負載143 4.11彈性風輪葉片的動力學和氣動力彈性學146 4.12風場速度分佈和譜148 4.13支撐結構150 4.13.1塔動力學和氣動伺服彈性150 4.13.2海上和浮動支撐結構151 4.13.3水動力和水下冰荷載152 4.13.4浮體動力學及波流體動力學156 4.13.5浮子-風輪被動及主動解耦控制158 參考文獻159   第5章 燃氣輪機和壓縮機的動態模型163 5.1燃氣輪機：典型組成和動態模型163 5.2軸流壓縮機系統：一維管道模型16

8 5.2.1激盤理論168 5.3 Moore-Greitzer模型168 5.3.1壓縮機喘振和旋轉失速169 5.3.2 Moore-Greitzer模型方程式的推導172 5.3.3 Moore-Greitzer模型方程174 5.3.4穩定流分析176 5.3.5不穩定非線性擴展Moore-Greitzer模型177 5.3.6旋轉失速振動應用179 5.3.7模型回應和不穩定性180 5.3.8節流閥調整的控制規則184 5.3.9旋轉失速振動強度控制184 5.3.10控制均衡的穩定性185 5.3.11壓縮旋轉失速控制188 5.4燃燒188 5.4.1燃燒室189 5.4.2

燃燒室空氣聲學190 5.4.3流量耦合熱聲不穩定：POGO、嗡鳴、功率振盪和嘯叫193 5.5整體噴氣發動機體積動力學建模194 5.5.1壓縮機模型196 5.5.2燃燒室子系統模型199 5.5.3渦輪動力學模型200 5.5.4渦輪動力和轉矩輸出203 5.5.5一維可變面積導管：後燃器和噴嘴203 5.5.6線軸動力學模擬205 5.5.7典型模擬結果205 5.6 FADEC205 參考文獻206   第6章 燃料電池的建模與模擬209 6.1燃料電池系統209 6.2燃料電池的熱力學和電化學211 6.2.1燃料電池的熱力學211 6.2.2燃料電池的電化學反應和電催化作用212

6.3氫氣的產生、存儲與擴散213 6.4燃料電池堆的配置和燃料電池系統214 6.5面向控制的建模和動力學215

燃料電池效率進入發燒排行的影片

聚脲系鍛燒型鈷氮碳化合物作為陰離子交換膜燃料電池陰極觸媒之研究

為了解決燃料電池效率的問題，作者傅顯揚 這樣論述：

摘要 IAbstract III致謝 V目錄 VI表目錄 X圖目錄 XI第一章 緒論 11.1 前言 11.2 研究動機 31.3 研究架構 61.3.1 探討不同鍛燒溫度下之觸媒對燃料電池效率的影響 61.3.2 探討不同鍛燒溫度下之觸媒表面積對燃料電池的影響 61.3.3 與商業20% Pt/C觸媒進行比較 6第二章 文獻回顧 72.1 燃料電池的發展 72.2 燃料電池的發電原理 92.3 燃料電池的優點 112.4 燃料電池的種類與應用 132.5 陰離子交換膜燃料電池(AEMFC) 172.5.1 陰離子交換膜燃料電池簡介 172.5.2 陰

離子交換膜燃料電池之原理 202.5.3 燃料電池極化 222.5.4 陰離子交換膜燃料電池之構造及元件 242.5.5 陰離子交換膜(Anion Exchange Membrance；AEM) 242.5.6 觸媒層(Catalyst Layer；CL) 262.5.7 氣體擴散層(Gas Diffusion Layer；GDL) 272.5.8 雙極版(Bipolar Plates；BP) 302.5.9 氣密墊片 322.5.10 集電板 332.5.11 膜電極組(Membrance Electrode Assembly；MEA) 332.6 氧氣還原反應 342

.7 電子轉移數 362.8 非貴重金屬觸媒 392.9 氮摻雜於碳材料 412.10 對苯二胺與二苯基甲烷二異氰酸酯應用於觸媒 43第三章 研究材料與實驗方法 443.1 實驗藥品 443.2 儀器設備 463.3 研究目的與試驗項目之規劃 513.4 實驗步驟 523.4.1 觸媒製備 523.4.2 線性掃描福安法(LSV)測定 573.4.3 膜電極組(MEA)製作 59第四章 結果與討論 644.1 熱重量分析(TGA-DTG) 644.2 官能基分析(FTIR) 654.3 表面型態分析 674.3.1 TEM分析 674.3.2 SEM分析 7

04.4 能量色散X-射線光譜分析(EDS，mapping) 734.5 結晶性分析 784.6 有序性分析(Raman) 814.7 表面性質分析(BET) 854.7.1 CoNC800A700不同步驟表面性質分析比較 874.7.2 CoNC觸媒不同鍛燒溫度比較 904.8 束縛能分析(XPS) 934.9 電化學分析 954.9.1 線性掃描伏安法(Linear Sweep Voltammetry；LSV) 954.9.2 電子轉移數與塔佛斜率圖 984.9.3 循環伏安法(Cyclic voltammetry) 994.9.4 耐久測試 1004.9.5 甲醇

耐受性測試 1014.9.6 導電度測試 1024.10 單電池分析 103第五章 結論 105第六章 參考文獻 107

圖說氫能：面向21世紀的能源挑戰

為了解決燃料電池效率的問題，作者 這樣論述：

本書針對人類所面臨的能源危機與環境問題，探討基於氫能的解決方案，介紹氫能與 燃料電池在陸地、海上、水下以及航空與航太領域的各種應用，論述作為能源（特別是可再生能源）載體的氫氣的制取、儲存、運輸以及安全使用，展望氫能的未來 發展前景。本書內容結構體系完備合理，版面設計圖文並茂，具有概要流覽和細節研讀雙重可讀性。書後還附有相關名詞術語和重要技術經濟資料。

應用田口實驗設計法提升燃料電池效率 及自主導航之研究-以三體船為例

為了解決燃料電池效率的問題，作者陳俊宇 這樣論述：

誌謝. i摘要. iiAbstract iv目錄. vii表目錄 x圖目錄 xiii符號表 xvi1. 緒論 11.1 研究動機與目的 11.1.1燃料電池簡介 21.2研究背景 61.3 研究架構 72. 文獻回顧 82.1 燃料電池特性因子 82.2 應用複合動力之小型無人載具 82.3 小型無人載具自主導控設計 92.4 文獻參考應用 103. 研究方法 133.1 實驗設計與規劃 133.2 研究步驟及方法概述 143.3 實驗設備 153.3.1質子交換膜燃料電池機台 153.3.2小型三船體水面艇 183.4

初步研究成果與結論 213.4.1田口實驗設計法案例一－curvefitting 190w 213.4.2田口實驗設計法案例一－機台最大馬力 283.4.3初步研究結論 344. 自主導航研究方法及成果 354.1 研究規劃 354.1.1三體船動力輸出 354.1.2自主導控系統 364.2 實驗設計與研究方法 414.3 初步研究成果及結論 424.3.1自主導控精準度第一階段篩選實驗 424.3.2自主導控精準度第二階段第一次實驗 514.3.3自主導控精準度第二階段第二次實驗 614.3.4初步研究結論 695. 研究成果及未來展望 70參考文

獻 71論文發表 74自傳 75