Experimental and simulation studies of a grid connected solid oxide fuel cell

Abstract

Son yıllarda, artan enerji talebinden dolayı yakıt pillerine olan ilgi artmıştır. Bunun yanısıra yakıt pilleri temiz ve verimli bir elektrik kaynağıdır ve yakıt pillerinin yaygın bir şekilde evsel ve sabit uygulamarı vardır.Bu çalışmada katı oksit yakıt pillerinin (KOYP) elektriksel karakteristiği deneysel ve simulasyon çalışmaları yapılarak incelenmiştir. PSCAD yazılımı kullanılarak katı oksit yakıt pilinin dinamik modeli geliştirilmiştir. Yapılan simülasyon çalışmalarında literatürdeki parametreler kullanılmıştır. Ayrıca KOYP?un elektriksel karakteristik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu deneylerde KOYP?un dinamik performansı çeşitli yükler altında test edilmiştir. Deney sonuçlari PSCAD yazılımı ile oluşturulan modelden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.Buna ek olarak DC?DC konverter ve DC?AC inverteri içeren güç işleme birimi PSCAD yazılımı ile modellenmiştir. Yakıt pili sisteminin DC ve AC performansı PSCAD kullanılarak simüle edilmiştir. Daha sonra, şebekeye bağlı katı oksit yakıt pili sistemi PSCAD ile modellenmiştir. Yakıt pili sistemi farklı AC yüklerde simüle edilmiş ve bu yükler altındaki davranışı incelenmiştir. Son olarak, yük barası, yakıt pili barası ve sonsuz barayı içinde bulunduran üç baralı sistem PSCAD?de uygulandı.

In recent years, an interest toward fuel cell studies has grown because of increasing energy demand. Fuel cells are clean and efficient sources of electricity, and have wide range of residential and stationary applications.In this study, the electrical characteristic of solid oxide fuel cell (SOFC) is analyzed by experimental and simulation studies. The dynamic model of solid oxide fuel cell is developed using PSCAD software. The simulation studies of SOFC are performed by using parameters taken from literature. Experiments on the electrical characteristics of SOFC are performed. The dynamic performance of SOFC is tested under variable load conditions.The DC power consumption of the load is measured using fuel cell test station. In the light of this fuel cell experiments, the parameters of the fuel cell are obtained. The experimental results are compared with the results of the SOFC model implemented in PSCAD software.Moreover, the power conditioning unit, which includes DC ? DC converter and DC ? AC inverter, is modeled using PSCAD. The DC and AC performances of SOFC are tested under various loads using PSCAD. Then, the grid connected solid oxide fuel cell system is modeled using PSCAD. The fuel cell system is simulated under different AC load conditions. Finally, a three-bus system, which includes infinite bus, load bus and fuel cell bus, is implemented in PSCAD.