專利名稱：：優(yōu)化光伏電解器效率的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通過(guò)電解分解水制氫。更具體地，本發(fā)明涉及光伏模塊的優(yōu)化使用以為電解水制氬提供功率。
背景技術(shù)：
：如題述的母案申請(qǐng)中所公開的，通過(guò)光伏(photovoltaic)電解器(PV電解器)系統(tǒng)的太陽(yáng)能制氫對(duì)于燃料汽車以及其它將氫用作燃料的應(yīng)用而言是一種可再生的且對(duì)環(huán)境有益的能源。但光伏系統(tǒng)和制氫電解器是分離的不同操作裝置，它們的使用和操作必須經(jīng)協(xié)調(diào)以便當(dāng)它們組合使用時(shí)對(duì)每個(gè)而言都獲得適當(dāng)?shù)牟僮餍?。光伏系統(tǒng)一般包含一組單獨(dú)的平面太陽(yáng)能電池，其以稱為模塊的平板形式被布置成行和列。模塊中的每個(gè)電池一般由相同的化學(xué)材料制成，所述化學(xué)材料具有將入射的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成電位的性質(zhì)。用于這種光伏電池的材料包括例如晶體硅、非晶硅、銅銦硒(CuInSe2)或者碲化鎘(CdTe)。例如，在電池膜溫度為25。C下，典型的電池膜當(dāng)接收到100mW/cm2(—個(gè)太陽(yáng)輻照度)的太陽(yáng)輻射時(shí)可能產(chǎn)生0.6V的開路直流電位。平面模塊中的若干電池可以被布置并電連接以便在指定的溫度和指定的太陽(yáng)輻照度及操作負(fù)載條件下產(chǎn)生指定的操作電壓和直流電流。兩個(gè)或更多個(gè)模塊可以在稱為陣列的一組模塊中以串聯(lián)或并聯(lián)電連接的形式進(jìn)行連接。還已知存在將水電離成氬和氧的幾種電解器系統(tǒng)。示例包括堿性電解器、質(zhì)子交換膜(PEM)電解器、蒸氣電解器以及高壓電解器。對(duì)于許多應(yīng)用而言，可能優(yōu)選堿性電解器。該電解器一般由一組單獨(dú)的槽(cell)組成，這些槽被電互連從而利用指定的電功率參數(shù)獲得期望的制氫速率。例如，單個(gè)^咸性水電解器可能包含氫氧化鉀溶液(5MKOH)電解液、鉑或鎳陰極(用于氬)以及用于氧生成的適當(dāng)催化的陽(yáng)極。在特定的氫生成的操作設(shè)計(jì)中，對(duì)電解器設(shè)計(jì)并指定期望的制氫速率。電解器的設(shè)計(jì)將會(huì)指定在每槽直流(DC)電壓為1.6伏下的電解器的槽數(shù)、預(yù)定的制氫速率所需的電功率要求以及系統(tǒng)的操作溫度范圍。這幾個(gè)電解槽可以被布置成串聯(lián)或并聯(lián)的電連接。光伏系統(tǒng)然后具備將電功率有效傳送到電解器的能力。已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，給定電池及模塊的PV系統(tǒng)具有根據(jù)負(fù)載下實(shí)際電壓和實(shí)際電流之間的預(yù)定關(guān)系得到的系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)電壓。認(rèn)識(shí)到，通過(guò)更改電解器的槽數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)效率的提高使得PV系統(tǒng)可以在其最大功率點(diǎn)電壓操作。相反，PV系統(tǒng)中模塊的數(shù)量可以被改變使得電解器所要求的負(fù)載匹配修改后重新配置的PV系統(tǒng)。然而，PV系統(tǒng)和電解器系統(tǒng)的操作可以變化。例如，PV系統(tǒng)的操作尤其受環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻照度的變化的影響。在這個(gè)示例中，還需要認(rèn)識(shí)PV系統(tǒng)的變化操作特性并使PV-電解器的整體操作適應(yīng)這種變化以便保持組合系統(tǒng)的操作效率。因而，對(duì)于電解水成氫和氧而言，仍然需要結(jié)合具有一組槽的電解器優(yōu)化一組光伏模塊(陣列)的操作的實(shí)踐。
發(fā)明內(nèi)容提供了設(shè)計(jì)和/或操作太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)以便從水中有效制氪的方法。這些方法一般可應(yīng)用于電解器系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)。這些方法的目的在于使得每個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)(光伏系統(tǒng)和電解器系統(tǒng))能夠有效地組合操作。電解器的尺寸基于設(shè)計(jì)的制氫速率。制氫速率將容許對(duì)操作直流電流(I。per)進(jìn)行計(jì)算以及規(guī)定串聯(lián)連接的電解槽的數(shù)量。某些電解槽也可能被布置成并聯(lián)的電氣連接。根據(jù)電串聯(lián)連接的槽數(shù)估計(jì)操作電壓(V。per)。對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試將為電解器的最有效操作提供電解器的操作電流和電壓值的精確確認(rèn)以及適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟然驕囟确秶?。?shí)行本發(fā)明的目標(biāo)是要提供一種光伏(PV)系統(tǒng)，其用于給指定的電解器供電以使得PV系統(tǒng)能夠在給電解器傳送直流功率方面以最有效的電壓電平進(jìn)行操作。PV系統(tǒng)被組織成包括單獨(dú)模塊的陣列，這些;^莫塊可以用串聯(lián)或并聯(lián)的電連接進(jìn)行布置。例如，PV模塊陣列可以被組織成一些模塊串聯(lián)連接以便為電解器提供適當(dāng)?shù)牟僮麟妷憾恍┠K并聯(lián)連接以便為所需的制氫速率提供適當(dāng)?shù)牟僮麟娏?。確定并記錄每個(gè)模塊的最大功率點(diǎn)以及確定并記錄其操作隨其溫度的變化。連接電壓和電流傳感器以測(cè)量光伏電解器系統(tǒng)的操作電壓和電流，并且安裝溫度傳感器以測(cè)量光伏模塊的操作溫度。然后，包括邏輯系統(tǒng)、控制算法、電子控制器和開關(guān)(螺線管或其它)的控制系統(tǒng)被連接到電壓、電流和溫度傳感器，以基于傳感器測(cè)量來(lái)控制光伏電解器系統(tǒng)的操作和效率?？刂葡到y(tǒng)的作用是連續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)操作和效率，這借助于利用來(lái)自傳感器的信號(hào)(如發(fā)現(xiàn)這可能是必要的)來(lái)重新布置光伏系統(tǒng)中以串聯(lián)和并聯(lián)電路連接的太陽(yáng)能電池或模塊的數(shù)量從而保持最優(yōu)的PV系統(tǒng)輸出電壓，即等于所希望的電解器操作電壓的輸出電壓。形成不同的模塊陣列以保持有效的系統(tǒng)操作。可選地，可以通過(guò)利用來(lái)自控制系統(tǒng)的信號(hào)控制電解器中以串聯(lián)和并聯(lián)電路連接的電解槽的數(shù)量從而保持最優(yōu)的系統(tǒng)操作電壓，連續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)操作和效率。可選地，可以通過(guò)利用來(lái)自控制系統(tǒng)的信號(hào)控制DC-DC轉(zhuǎn)換器或充電控制器的輸出電壓從而保持最優(yōu)的系統(tǒng)操作電壓，連續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)操作和效率。可選的控制方案中之一或組合可以用來(lái)控制PV電解器的操作。通常，光伏模塊的操作溫度在操作期間升高并降低它們的電輸出。對(duì)模塊的冷卻(通過(guò)噴灑冷卻流體等)可以用來(lái)將它們的操作保持在希望的最大功率點(diǎn)。通過(guò)下面優(yōu)選實(shí)踐和實(shí)施例的詳細(xì)描述，將進(jìn)一步理解本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)。圖1是在PV模塊和電解器之間具有直接連接的PV電解器系統(tǒng)的示意圖。圖2是具有插在PV模塊和電解器之間的DC-DC轉(zhuǎn)換器的PV電解器的示意圖。圖3是典型的光伏模塊的電流(A)或功率(W)的曲線圖，其示出了最大功率點(diǎn)(MPP)。MPP是PV電流輸出對(duì)電壓的曲線圖上功率輸出為最大的點(diǎn)。還示出了功率(P=VxI)對(duì)電壓的相應(yīng)曲線。圖4是直接連接到具有各種MPP電壓的PV;t莫塊的20槽型PEM電解器的估計(jì)的電解器效率的曲線圖。圖5是示出電流和溫度對(duì)PEM電解器效率的影響的曲線圖。圖示了在溫度為22。C和39。C下相對(duì)于操作電流的百分比形式的電解器效率。圖6是具有內(nèi)部電壓表和電流表(使用惠普電子負(fù)載型號(hào)6060A(Hewlett-PackardElectronicLoadModel6060A))的可變負(fù)載測(cè)試設(shè)備的簡(jiǎn)化示意圖，其用來(lái)掃描光伏模塊的電流-電壓曲線以測(cè)量太陽(yáng)能發(fā)電(solar-electric)效率并確定最大功率點(diǎn)。利用溫度傳感器(熱電偶)，該設(shè)備還可以測(cè)量模塊溫度對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電效率的影響(電流、電壓和功率的溫度系數(shù))。圖7是41°C下SanyoHIP-190PV模塊(層狀晶體和非晶硅材料)的功率和電壓輸出相對(duì)電流的掃描曲線圖。圖8是示出溫度對(duì)SanyoPV模塊HIP-190的效率的影響的曲線圖，其中所測(cè)量的效率結(jié)果被擬合成一條直線(線性溫度系數(shù)為0.3%/度)。圖9A是用于連續(xù)操作和控制并聯(lián)連接的三模塊PV系統(tǒng)以便將直流功率以50V的預(yù)定操作電平傳送給電解器的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，采用操作電壓開關(guān)在以PV模塊直接連接到電解器和插入DC-DC轉(zhuǎn)換器之間進(jìn)行切換，以達(dá)到PV模塊陣列和電解器的最大功率點(diǎn)操作之間的較好匹配。電壓、電流和溫度測(cè)量由編程計(jì)算機(jī)用來(lái)控制在使用轉(zhuǎn)換器時(shí)開關(guān)的操作。圖9B是利用計(jì)算機(jī)控制的電氣開關(guān)來(lái)產(chǎn)生一組PV模塊的不同陣列以便在傳送功率到制氫電解器時(shí)保持模塊的最大功率點(diǎn)操作的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)控制串聯(lián)和并聯(lián)連接的PV模塊的數(shù)量以優(yōu)化PV電解器的效率。圖9C是利用計(jì)算機(jī)控制的電氣開關(guān)來(lái)控制電解器中電解槽的并聯(lián)/串聯(lián)布置以便PV模塊陣列和電解器能夠有效聯(lián)合操作且優(yōu)化PV電解器的效率的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的示意圖。圖10是PV;f莫塊效率和用于預(yù)測(cè)在V。per下的PV效率的其它變量的歸一化圖示。圖11是基于通過(guò)內(nèi)插V。per/Vmpp的新值而便于計(jì)算PV效率的計(jì)算機(jī)模型的歸一化圖示。圖12是示出每種PV電池在其Vmpp下和在32伏下的電效率的比較的曲線圖，其中32伏為電解器系統(tǒng)的正常V。per。圖13是PV-E系統(tǒng)中所用的DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率百分比對(duì)功率輸入(W)的曲線圖。圖14是太陽(yáng)能-氫效率(％)對(duì)PV系統(tǒng)的Vmpp(伏)的曲線圖，其比較了通過(guò)直接連接的PV電解器系統(tǒng)進(jìn)行太陽(yáng)能氬生成的測(cè)量的效率和預(yù)測(cè)的效率。圖15是太陽(yáng)能-氫效率(％)對(duì)PV系統(tǒng)的Vmpp(伏)的曲線圖，其比較了通過(guò)使用DC-DC轉(zhuǎn)換器的PV電解器系統(tǒng)進(jìn)行太陽(yáng)能氬生成的測(cè)量的效率和預(yù)測(cè)的效率。具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的實(shí)踐中使用兩種電互連光伏模塊(PV)和電解器的方法來(lái)生產(chǎn)氫。在這些方法之一中，PV系統(tǒng)直接用導(dǎo)線串聯(lián)連接到電解器系統(tǒng)(圖1)。在第二方法中，用導(dǎo)線將DC-DC轉(zhuǎn)換器串聯(lián)連接到PV系統(tǒng)和電解器之間的電路中(圖2),這個(gè)過(guò)程也稱為最大功率點(diǎn)跟蹤。在圖1的示意圖中，多模塊光伏系統(tǒng)(標(biāo)為最優(yōu)PV系統(tǒng)的方框)直接連接到多槽型電解器(multi-cellelectrolyzer)以便利用質(zhì)子交換膜(標(biāo)為PEM電解器的方框)將水電解分解成氫氣和氧氣。電流表(方框A)和電壓表(方框V)用來(lái)連續(xù)監(jiān)測(cè)DC電位和從PV系統(tǒng)流到電解器的電流。氧氣(o2)在電解器槽的陰極產(chǎn)生并且單獨(dú)流被收集并從電解器中導(dǎo)出以供所希望的使。氫氣(H2)在電解器陽(yáng)極產(chǎn)生。氫氣的析出(evolution)是劇烈的并帶走液體。在這個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自若干槽的氫氣流被收集成公共流，用去離子水清洗該公共流。在氣/液分離器中將水從氫氣產(chǎn)物中分離并泵送回PEM電解器。優(yōu)選地，最優(yōu)PV系統(tǒng)和PEM電解器的操作溫度由熱電偶或等進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，這在圖l中沒有示出。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，PV系統(tǒng)直接與電解器連接。不斷優(yōu)化PV系統(tǒng)以便與電解器有效聯(lián)合操作而不必使用插入的DC-DC轉(zhuǎn)換器。不斷地對(duì)PV系統(tǒng)進(jìn)行電配置以使其最大功率點(diǎn)電壓接近電解器的操作電壓。在圖2的示意圖中，DC-DC轉(zhuǎn)換器被插入非最優(yōu)PV系統(tǒng)和PEM電解器之間的電連接中。PV電解器的其它元件操作如關(guān)于圖1所描述的。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器用來(lái)平衡非最優(yōu)PV系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)電壓和電解器的操作電壓之間的差別。在本發(fā)明的實(shí)踐中，預(yù)測(cè)模型用來(lái)根據(jù)電路元件的電特性確定任何PV電解器系統(tǒng)的效率并且用來(lái)選擇在設(shè)計(jì)最優(yōu)制氫的系統(tǒng)中使用的PV模塊、電解器和DC-DC轉(zhuǎn)換器(如果有的話)的最優(yōu)電氣規(guī)范。該預(yù)測(cè)模型用來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)際的逐步程序以便優(yōu)化PV電解器系統(tǒng)的構(gòu)造和操作。這些模型和優(yōu)化程序可以用來(lái)優(yōu)化任何PV電解系統(tǒng)(包括帶有PEM、堿性、蒸氣、高壓以及其它類型的電解器的那些電解系統(tǒng))并提供最優(yōu)的設(shè)計(jì)規(guī)范以建造PV太陽(yáng)能-氫(solarhydrogen)系統(tǒng)。如果集成PV和PEM電解器以優(yōu)化它們的組合效率，則PV供電的PEM電解器是一種較有效的氬生成裝置。主要地，PV系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)(MPP)必須匹配電解器的特性操作電壓(characteristicoperatingvoltage)以最大化PV電解器系統(tǒng)的效率。如果PV系統(tǒng)具有與電解器的操作電壓(V。per)不同的MPP電壓(Vmpp)，則在非最優(yōu)電壓下工作的PV;f莫塊將給電解過(guò)程產(chǎn)生較少功率并且它們的操作效率(它們的電能輸出除以它們的太陽(yáng)能輻照度輸入)將會(huì)降低。按照系統(tǒng)中所用的特定PV模塊的特性IV曲線Vmpp與V。per相差越大，則太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成氪能的百分比效率會(huì)越低。V呵p是在MPP時(shí)的電壓。圖3是典型的光伏模塊的電流(A)或功率(W)的曲線圖，其示出了最大功率點(diǎn)(MPP)。MPP是PV電流輸出對(duì)電壓的曲線圖上功率輸出為最大的點(diǎn)。還示出了相應(yīng)的功率曲戟(P=Vx"。V。per是電解器由于其電極及膜材料、催化劑涂層以及其電解液(在PEM電解器中電才及之間的水淹膜(water-floodedmembrane)充當(dāng)電解液)而在其操作的特性電壓。電解器的V叩er是標(biāo)準(zhǔn)水解電壓(watersplittingvoltage)與電解器的過(guò)電壓之和乘以N,N即在電解器電路中串聯(lián)的電解槽的數(shù)量(等式l)。所有值都是直流(DC)。等式l:V。per=Nx(1.23伏/槽+過(guò)電壓/槽)若干測(cè)試中所用的20槽型PEM電解器的過(guò)電壓是0.4伏/槽，這樣V叩er為32-33伏。PV電解器系統(tǒng)的總效率可以如本研究中所用的方法進(jìn)行直接測(cè)量通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)輻照度和PV太陽(yáng)能電池的面積以獲取輸入能量以及在電路中使用低阻電流表測(cè)量流經(jīng)電解器的電流，該電流然后乘以水電解的標(biāo)準(zhǔn)電壓以確定所生成的氫能。氫能產(chǎn)量也可根據(jù)用校準(zhǔn)的流量計(jì)所測(cè)量的氬氣體積進(jìn)行計(jì)算，作為對(duì)這些結(jié)果的檢驗(yàn)。所有這些方法指示在±4%之內(nèi)的相同的系統(tǒng)效率(太陽(yáng)能制氫效率)。根據(jù)操作電流和氫氣流量計(jì)算系統(tǒng)效率的方法示于等式2和等式3中。等式2:太陽(yáng)能-氫氣的效率等式3:太陽(yáng)能-氫氣的效率=氬氣流量x，氣LHVx氬氣密度"00%PV面積(m2)x太陽(yáng)輻照度(W/m2)其中氫氣流量-在一個(gè)大氣壓和298K下所測(cè)量的流速，單位L/h，氫氣LHV-氫氣低熱值-33.35kWh/kg，氫氣密度因子-在一個(gè)大氣壓和298K下為0.002kg/24.45L，以及太陽(yáng)輻照度=太陽(yáng)能(單位W/m2)x模塊的PV有效電池面積(單位m2)。然而，要理解PV電解的效率和最優(yōu)化變得更加困難，原因在于至少兩個(gè)單元即PV系統(tǒng)(電源)和電解器(操作負(fù)栽)必須-故結(jié)合以生產(chǎn)氫氣。每個(gè)單元都有其自己的效率，這兩個(gè)單元不是具有單個(gè)獨(dú)立的效率水平而是相互作用，這樣PV系統(tǒng)影響電解器的效率而電解器一定會(huì)影響PV系統(tǒng)的效率。表1示出了對(duì)直接連接系統(tǒng)中的PV電解器效率建^f莫的結(jié)果，其針對(duì)每個(gè)測(cè)試的PV系統(tǒng)給出了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(STC，25'C)下在MPP時(shí)的電壓、用以計(jì)算每個(gè)PV系統(tǒng)在V。per下的效率的數(shù)據(jù)、電解器的效率以及操作條件下最終得到的系統(tǒng)效率，包括PV溫度(其常常高出STC很多)和電解器(負(fù)栽)的操作電壓的影響，它們可能迫使PV系統(tǒng)在MPP電壓之上或之下操作。等式4是表1中直接連接PV電解器的模型的基礎(chǔ)系統(tǒng)效率是針對(duì)溫度影響而修正的PV效率和電解器效率的乘積。等式4:系統(tǒng)效率-(V。per下的PV電效率-PV溫度修正)XV。per下的電解器效率I叩er(mA)xNxl.23伏_x100%PV面積(m2)x太陽(yáng)輻照度(W/m2)如果使用DC-DC轉(zhuǎn)換器PV電解，則模型(等式5)中還有附加項(xiàng)。等式5:系統(tǒng)效率=(V。per下的PV電效率-PV溫度修正)XV。per下的電解器效率xDC-DC轉(zhuǎn)換器效率在兩個(gè)模型(等式4和5)中，假設(shè)由于連接電路元件的接線中的電阻所導(dǎo)致的導(dǎo)線損耗是通過(guò)使用足夠粗的導(dǎo)線以便根據(jù)DC電氣系統(tǒng)所用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則傳送預(yù)期的操作電流而被最小化的。因?yàn)榻泳€和連接中的電阻損耗很低(<1%)，所以在這些模型中沒有包括這些損耗項(xiàng)。電解器效率(圖4)可以根據(jù)在PV電解器系統(tǒng)的操作期間存在的實(shí)際條件下所測(cè)量的V。^值進(jìn)行計(jì)算(等式6)。為了確定電解器的效率，我們使用理論的標(biāo)準(zhǔn)電解電壓(1.23伏/槽)除以具有N個(gè)串聯(lián)電解槽的電解器的所測(cè)量的V。per。等式6:Vopcr下的電解器效率-柳鄰^(,精)".23伏/電池Vopcf如果需要，電解器效率可以預(yù)先在各種操作電流和溫度下進(jìn)行測(cè)量(圖5)。然后可以根據(jù)圖5中所測(cè)量的溫度和效率曲線來(lái)預(yù)測(cè)電解器的效率。根據(jù)所測(cè)量的V。per計(jì)算的電解器效率的值(表1中列G)用于模型中，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀椎玫讲⑶冶热魏晤A(yù)測(cè)值更加準(zhǔn)確。具有32-33伏操作電壓的20槽型PEM電解器(參考上面)用由表1的列A中的號(hào)碼(例如，#3)標(biāo)識(shí)的眾多不同商用光伏模塊進(jìn)行操作。在25。C下各個(gè)模塊或以電氣串聯(lián)或并聯(lián)連接布置的模塊的組合的Vmpp示于表的列B中。利用上面等式確定的PV模塊和電解器的不同操作特性和效率顯示在表1的若干列中?？梢姡恍┠K產(chǎn)生的電壓不足以操作特定的電解器。表l.直接連接PV電解器效率的模型<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>本說(shuō)明書的前面部分已描述了如何可以為本發(fā)明的優(yōu)化實(shí)踐確定多模塊PV系統(tǒng)和多槽型電解器的操作效率?，F(xiàn)在把注意力轉(zhuǎn)向優(yōu)化過(guò)程。逐步優(yōu)化程序一系列的九個(gè)步驟用來(lái)測(cè)量并優(yōu)化太陽(yáng)能PV電解的效率。下面給出通過(guò)2-4個(gè)示例情況說(shuō)G月的整個(gè)逐步優(yōu)化程序。該逐步程序開始于表征該電解器。第一步驟要求以期望的氫生成速率操作電解器直到電解器達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度，然后測(cè)量操作電流、電壓和溫度步驟1-期望的氫生成速率所需的電解器電流(I。per)通過(guò)利用法拉第定律進(jìn)行計(jì)算(等式7)。等式7:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>其中26，806A/(kg.h)等于法拉第常數(shù)(96500庫(kù)侖/克氫氣)而N是電解器電路中串聯(lián)電解槽的數(shù)量。電解器被連接到可變DC電源，并且增加功率輸出直到電流(I。per)等于用法拉第定律確定的期望的氫生成速率。恒定的操作溫度是必要的，因?yàn)樵陔娊馄鞯脑试S溫度范圍內(nèi)增加溫度會(huì)增加其效率和氫生成速率。該溫度達(dá)到依賴于功率輸入和冷卻水流速率及溫度的穩(wěn)態(tài)(恒定溫度)。實(shí)際上，穩(wěn)態(tài)溫度是通過(guò)用附著到堆極板(stackplate)或電解槽的溫度傳感器(熱電偶或溫度計(jì))測(cè)量電解器堆(stack)溫度而確定的。當(dāng)穩(wěn)態(tài)被建立(溫度不再變化)時(shí)，用與電解器串聯(lián)的電流表來(lái)測(cè)量電解電路中的操作電流，而操作電壓是用與電解器并聯(lián)的電壓表測(cè)量的(如圖1和2所示)。在電解器到達(dá)期望的目標(biāo)氫生成速率的穩(wěn)態(tài)之前包括記錄并畫出操作電壓、電流和溫度的程序可以有助于確定穩(wěn)態(tài)電流和溫度。示例情況1-在優(yōu)化PV電解器系統(tǒng)的假設(shè)示例中，我們每天需要0.5kg的氫氣來(lái)操作單個(gè)燃料電池車輛，而PV電解器系統(tǒng)白天期間操作6小時(shí)。氬生成速率將是0.5Kg/6小時(shí)=0.083kg/h。根據(jù)等式7:20槽型電解器的穩(wěn)態(tài)電流將是0.083kg/hx26806A/kg緒0=111A(安培)預(yù)熱后的穩(wěn)態(tài)電流保持在2rC。所測(cè)量的操作電壓為40伏。情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)所有條件與情況1相同。我們將考慮多達(dá)四種情況，其中對(duì)PV電解器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行不同的更改，在每種情況中將實(shí)施相同系列的計(jì)算以確定這些更改對(duì)PV電解器系統(tǒng)的效率的影響。步驟2-穩(wěn)態(tài)條件(期望的氬流速時(shí)的恒定溫度、電壓和電流)下的電解器效率是用等式6計(jì)算的，即效率=1.23伏x1/(每電解槽的操作電壓)。在示例情況1中，根據(jù)等式6，電解器效率為效率=100%x20x1.23x伏/40伏=62%情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)所有條件與情況1相同。PV電解器系統(tǒng)的17個(gè)示例的所測(cè)量的電解器效率圖示于圖4中。當(dāng)PV系統(tǒng)的Vmpp小于30伏時(shí)，PEM電解器缺乏足夠的能量來(lái)分裂水的化學(xué)鍵，沒有電流流動(dòng)，效率為零。Vmpp達(dá)30伏時(shí)，電流開始流動(dòng)，但電流和所產(chǎn)生的氫氣體積指示太陽(yáng)能氫生成效率僅為6.8%,因此根據(jù)等式4，電解器效率僅為56%(0.56)。當(dāng)Vmpp達(dá)到33伏時(shí)，電解器給出其最大效率(78%)并且在其它PV電解測(cè)試中將幾乎恒定的效率保持在這一水平(76-79%),其中保持環(huán)境溫度(20-23°C)。利用連接到電解器的氫氣出口的氣體流量計(jì)是一種用于測(cè)量氬生成速率的可替代或補(bǔ)充的手段。電解器效率可以根據(jù)氫氣流速利用等式8來(lái)計(jì)算。等式8:電解器效率(%、-氫生成速率(1^/11)x33.3kWh/kex100%IhxIopcrXV鄰e乂藤W/kW在示例情況1中測(cè)量的氫生成速率是0.0833kg/h;根據(jù)等式8:效率=100%x0.083x33,3/(111x40/1000)=62%情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)效率=100%x0.083x33.3/(111x40/1000)=62%(相同)步驟3-在某些情況下，在氫生成期間作為優(yōu)化太陽(yáng)能制氫的部分程序可以提高電解器的操作效率。這是一個(gè)應(yīng)當(dāng)考慮的可選步驟。在情況#1中，當(dāng)現(xiàn)行的氫生成速率大于為燃料或其它期望用途而所需產(chǎn)生的氫氣時(shí)，通過(guò)降低電解器操作電流來(lái)選擇可選的較低的目標(biāo)氫生成速率。如圖5所示，降低操作電流可提高效率。估計(jì)的效率提高為AT效率(°/。)=0.17%/Axl，r。在情況#2中，當(dāng)電解器操作溫度低于電解器耐久性和安全要求所容許的最大操作溫度時(shí)，通過(guò)減小循環(huán)水的流速或通過(guò)利用加熱電解器的人工手段(比如加熱循環(huán)水)來(lái)提高穩(wěn)態(tài)操作溫度。如圖5所示，提高電解器操作溫度可提高效率。效率提高為AT效率(。/。)=0.13%/°CxAT。[注意水或比如水和KOH的電解液混合物;波循環(huán)經(jīng)過(guò)電解器的電解槽以提供水從而轉(zhuǎn)換成氬氣和氧氣。循環(huán)水還經(jīng)過(guò)比如散熱器的冷卻裝置并且起到冷卻電解器的作用，該電解器在操作期間由于必須施加過(guò)電壓而纟皮加熱。]降低操作電流提高效率還降低了PV電解器系統(tǒng)的氫生成速率。在較低的制氫(每kg氫氣的較高成本)和提高的效率之間存在折衷。如果制氫的降低是不可接受的，則可以增加串聯(lián)電解槽的數(shù)量N來(lái)彌補(bǔ)該損失。根據(jù)等式7制氫速率為等式7:氬氣速率=I。per/(Nx26,806A/kg/h)。在不超過(guò)實(shí)際電解器設(shè)計(jì)限制的前提下，槽的數(shù)量可以增加高達(dá)50%或更多。。在示例情況1:我們通過(guò)把溫度從21。C提高到5CTC并把電流從111A降低到89A來(lái)提高電解器效率。經(jīng)過(guò)這些變化之后A丁效率(％)=0.13%/°CxAT=0.13x29=3.8%Aj效率(％)=0,17%/Axl。per=0.17x22=3.7%新的效率將是電解器效率=62%+3.8%+3.7%=70%新的氫生成速率將是(根據(jù)等式7):氬氣速率=I叩J(Nx26,806A/kg/h)=89x20/26,806=0.066kg/h。雖然電解器效率是通過(guò)降低電流提高的，但是制氫總量可能變得太少按照每天全日照(1000W/m2輻照度)6小時(shí)計(jì)算，0.066kg/h只產(chǎn)生0.4kg的氫氣。氫氣輸出可以通過(guò)將串聯(lián)電解槽的數(shù)量N從20提高到30而恢復(fù)到0.100kg/h(0.6kg/日照6h)。再次根據(jù)等式7，氬氣速率=89x30/26,806=0.100kg/h。在我們的示例情況1中，(根據(jù)等式6)電解器操作電壓也將由于電解槽數(shù)量從20增加到30而被增大<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)氬氣速率=111x20/26,806=0.083kg/h。電解器效率=62%<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>在測(cè)試(圖5)中，從大DC電源施加高得多的電流(高達(dá)70A)到電解器上，電解器效率隨著操作電流的增加而逐漸減小到約72%。然而，電解器效率隨溫度增加而增大。這些數(shù)據(jù)(圖5)可以用來(lái)預(yù)測(cè)電解器效率。用于操作電解器以產(chǎn)生氫氣燃料的太陽(yáng)能由光伏(PV)模塊提供，該光伏模塊把太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成電能。用于對(duì)負(fù)載(電解器或任何電器)供電的PV系統(tǒng)的效率取決于負(fù)載的操作電壓和PV模塊的操作溫度。提高PV模塊的操作溫度導(dǎo)致其電效率的降低。每增加一度溫度的PV模塊電壓、電流、功率和效率的變化被表示為溫度系數(shù)。首先，通過(guò)測(cè)試表征PV模塊以便在優(yōu)化程序的以下步驟中確定它們的最大功率點(diǎn)?？蛇x地，電壓、電流、功率、最大功率點(diǎn)、效率和溫度系數(shù)可根據(jù)可以構(gòu)造PV電解器的候選PV模塊的廠商說(shuō)明書和產(chǎn)品資料進(jìn)行估計(jì)。如果可用的PV說(shuō)明書沒有包括用于溫度所引起的電壓、電流和功率的變化的系數(shù)，則可以使用PV半導(dǎo)體材料的平均值。晶體硅是當(dāng)今所用的主要PV半導(dǎo)體。PV模塊的操作溫度可以利用固定在模塊背面上的溫度傳感器進(jìn)行連續(xù)測(cè)量(最簡(jiǎn)單方法)。操作溫度也可以被預(yù)測(cè)，因?yàn)樗黔h(huán)境溫度、風(fēng)速和太陽(yáng)輻照度(W/m2)的函數(shù)。步驟4-電子可變負(fù)載裝置(帶有電壓表和電流表)被連接到PV模塊并且用來(lái)測(cè)量PV電壓、電流、最大功率點(diǎn)、效率和溫度系數(shù)?？勺冐?fù)載電路示意性地示于圖6中。太陽(yáng)能光伏電池模塊(或連接的模塊組)被連接到可變負(fù)栽上，作為優(yōu)化太陽(yáng)能制氫的部分程序。溫度測(cè)量裝置附著到^t塊上以連續(xù)測(cè)量操作溫度，而該;f莫塊被定位成光接收表面直接面向太陽(yáng)。連續(xù)測(cè)量溫度直到模塊達(dá)到穩(wěn)態(tài)操作溫度。太陽(yáng)輻照度(W/m2)是用校準(zhǔn)過(guò)的太陽(yáng)輻射傳感器連續(xù)測(cè)量的?？勺冐?fù)載(比如惠普電子負(fù)載型號(hào)6060A)被串聯(lián)連接到一個(gè)或多個(gè)模塊?？勺冐?fù)載裝置是電子裝置，其用作可變電阻、串聯(lián)在電氣電路中以測(cè)量輸入電流的〗氐電阻電流表以及與電氣電路并聯(lián)以測(cè)量輸入電壓的電壓表(圖6)。除了測(cè)量電流和電壓，可變負(fù)載裝置還測(cè)量功率。利用可變負(fù)載測(cè)試系統(tǒng)，施加到一個(gè)或多個(gè)模塊上的負(fù)栽在PV系統(tǒng)的電流從零到短路電流(Isc)的范圍內(nèi)進(jìn)行變化，同時(shí)操作員在計(jì)劃的太陽(yáng)能氫生成期間測(cè)量預(yù)期操作條件(一般是穩(wěn)態(tài)操作條件)下的電流、電壓、功率和溫度。有用的是接著畫出功率對(duì)電壓的曲線以測(cè)量最大功率(Pmax)(見圖3),其中功率被定義為電壓x電流。畫出電流和功率對(duì)電壓的曲線使得可以看到功率曲線的最大功率點(diǎn)以及IV曲線上對(duì)應(yīng)于最大功率(Pmax=VmppXImpp)的點(diǎn)，在該點(diǎn)處電壓為最大功率電壓(Vmpp)而電流為最大功率電流(Impp)。圖7示出了利用可變負(fù)載系統(tǒng)掃描并畫出來(lái)自高效PV模塊的電壓、電流和功率以找到最大功率點(diǎn)并測(cè)量Pmax、Vmpp、Impp、最大PV效率的結(jié)果(在密歇根州Warren的晴朗自然日照下測(cè)試)PV才莫塊溫度對(duì)電壓、電流和最大功率及效率的影響也可以利用可變負(fù)載系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，并且這些結(jié)果可以用來(lái)確定模塊的溫度系數(shù)。在圖8中，操作溫度變化對(duì)PV模塊在最大功率點(diǎn)(其最優(yōu)操作電壓)下的電效率的影響是通過(guò)以一個(gè)范圍的操作溫度掃描PV模塊六次而確定的。每度0.06效率百分比的變化對(duì)應(yīng)于0.3。/。廠C的溫度系數(shù)，即在STC(25。C)下，由于太陽(yáng)能加熱引起的溫度每增加一度，18.8%的效率就降低-0.3%xi8.8%=-0.06%。當(dāng)溫度達(dá)到40。C時(shí)，效率會(huì)下降到18.0%。PV功率輸出的溫度系數(shù)具有與效率的溫度系數(shù)(-0.3%/°C)相同的幅度，因?yàn)樾?功率輸出/Pmax,其中Pmax是常數(shù)(STC下的最大功率)。示例性優(yōu)化情況1:對(duì)于我們利用電子可變負(fù)載系統(tǒng)所測(cè)試的PV模塊(SanyoHIP-190PV),如圖7和8所示，我們發(fā)現(xiàn)所測(cè)量的在41°C下MPP時(shí)的電壓(Vmpp)=52伏[根據(jù)圖7〗[根據(jù)廠商說(shuō)明書，在STC"。C下Vmpp為5傘8伏]在41。C下MPP時(shí)的功率(Pmax)-180瓦[根據(jù)圖7][根據(jù)廠商說(shuō)明書，在STC下P咖x為190W]在4rC下來(lái)自每個(gè)PV模塊的最大功率電流(Impp)為180瓦/52伏特=3.46安培。P畫的溫度系數(shù)(每度總功率的百分比)=-0.30%[根據(jù)圖8][根據(jù)廠商說(shuō)明書，該系數(shù)也是-0.30%每度總功率的百分比]Vmpp的溫度系數(shù)(伏〃C)0.3%x180VA/3.46A-0.16伏/。C情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)所有PV模塊參數(shù)與情況1相同。步驟5-接下來(lái)，通過(guò)以下程序優(yōu)化電解器操作電壓對(duì)用于生成氪氣的太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)的效率的影響步驟1或2中的方法用來(lái)測(cè)量在生成目標(biāo)制氫流速所需的穩(wěn)態(tài)條件下電解器的操作電壓和效率。然后，步驟4的方法用來(lái)在計(jì)劃的太陽(yáng)能氫生成期間測(cè)量預(yù)期操作條件下最大功率點(diǎn)電壓(Vmpp)和若干候選光伏模塊或互連模塊組的效率。選擇最適當(dāng)?shù)哪K或互連模塊組，所述模塊或互連模塊組的Vmpp等于電解器操作電壓以便從光伏系統(tǒng)獲得最大效率。最適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)模塊的這種選擇是通過(guò)以下方式完成的構(gòu)造在氫生成的預(yù)期操作條件下光伏模塊功率及效率相對(duì)模塊的V。per/Vmpp的曲線；或者可選地選擇模塊或互連模塊組，其中所述模塊或互連模塊組的功率或效率曲線是相對(duì)V。per/Vmpp繪制的，其指示太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)將在穩(wěn)態(tài)電解器操作電壓(V。per)下保持所希望的最大效率百分比。在我們的優(yōu)化情況1中我們?cè)诓襟E4中所表征的PV模塊(SanyoHIP-190PV)在25。C下其最大功率輸出(在25。C的標(biāo)準(zhǔn)操作條件下的MPP)時(shí)產(chǎn)生54.8伏的輸出電壓(Vmpp)。由于步驟3中優(yōu)化的電解器要求53伏(操作電壓V。per),所以PV輸出電壓可被認(rèn)為是用于PV電解器系統(tǒng)的不錯(cuò)選擇。對(duì)于傳送53伏以高效操作電解器的PV模塊而言，或者這些模塊必須被設(shè)計(jì)成在穩(wěn)態(tài)操作溫度下具有53伏的Vmpp,或者PV模塊的穩(wěn)態(tài)操作溫度需要被保持在25。C附近(見下面步驟7)。PV輸出電壓略大于操作電壓(54.8伏-53伏=1.8伏(超過(guò)3%))是有益的，因?yàn)槿绻僮鳒囟壬叩?5。C之上則輸出電壓會(huì)下降并且由于接線中的電阻可能存在少量的"銅"損耗從而減小電壓。所有這些PV模塊都將被并聯(lián)配置，即正-正和負(fù)-負(fù)地連接到一起，并且被直接連接到電解器。PV模塊的數(shù)量將是模塊的數(shù)量-89A/3.46A/模塊=26。在41°C下MPP(Pmax)時(shí)的總功率=26x180W=4680W[根據(jù)圖7中所確定的最大功率點(diǎn)計(jì)算的功率]情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)所有這些PV模塊都將被并聯(lián)配置，即正-正和負(fù)-負(fù)地連接到一起，并且被直接連接到電解器。PV模塊的數(shù)量將是V叩er=40伏根據(jù)圖7:V。per下的PV功率=150W/模塊V叩er下的電流(I。per)=150W/40V=3.75A模塊的數(shù)量=111A/3.75A/模塊=30總功率=30x150W=4500W在這些未優(yōu)化的條件下，與情況1相比使用更多PV模塊但提供更小的功率。步驟6-可替代的方法可以用來(lái)估計(jì)最大功率點(diǎn)電壓并優(yōu)化連接到可變負(fù)載的太陽(yáng)能光伏電池的一個(gè)或多個(gè)模塊的效率，其作為優(yōu)化太陽(yáng)能制氫的部分程序，這借助于利用由光伏模塊的廠商提供的產(chǎn)品資料說(shuō)明來(lái)了解25°C(標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件)下的最大功率點(diǎn)電壓和最大功率以及利用附著到該一個(gè)或多個(gè)模塊上的溫度測(cè)量裝置通過(guò)步驟4的方法測(cè)量穩(wěn)態(tài)操作溫度。由廠商提供的溫度系數(shù)(或者從文獻(xiàn)資料中獲得的光伏材料類型和半導(dǎo)體的平均溫度系數(shù))可以用來(lái)估計(jì)操作溫度下的最大功率點(diǎn)電壓和最大功率(通過(guò)利用溫度系數(shù)和操作溫度來(lái)修正25°C下的最大功率點(diǎn)電壓和最大功率)。步驟7-接著，可以使用以下程序來(lái)提高一個(gè)或多個(gè)光伏模塊的效率，這是優(yōu)化太陽(yáng)能制氫的部分程序。首先，通過(guò)直接連接方法串聯(lián)連接更多或更少數(shù)量的模塊以更改整個(gè)光伏系統(tǒng)的輸出電壓(見步驟5),使其等于電解器的穩(wěn)態(tài)操作電壓。其次，在步驟5的程序期間，冷卻水的流動(dòng)或者另一流體、氣體或液體沖擊到一個(gè)或多個(gè)模塊上可以用來(lái)降低穩(wěn)態(tài)模塊操作溫度。可選地，冷卻盤管、葉片或通風(fēng)孔所攜帶的流體接觸或附著于這些模塊上可用來(lái)降低穩(wěn)態(tài)操作溫度。我們測(cè)試了將涼水(21.4°C)周期性地噴灑到PV模塊上的影響并且發(fā)現(xiàn)模塊溫度被有效地降低。在步驟5期間降低操作溫度可提高PV模塊Pmax和效率。另外，有些情況下唯一可用的PV系統(tǒng)的輸出電壓與電極的操作電壓接近得不夠而不能實(shí)現(xiàn)直接連接方法(見步驟5)的有效PV電解器操作。在這種情況下，DC-DC轉(zhuǎn)換器或充電控制器被串聯(lián)連接在模塊和電解器之間以便更改整個(gè)光伏系統(tǒng)的輸出電壓，使其等于電解器的穩(wěn)態(tài)操作電壓。因?yàn)镈C-DC轉(zhuǎn)換器給電路增加了電阻，所以有DC-DC轉(zhuǎn)換器時(shí)的最大效率小于直接連接PV電解的最大效率，不過(guò)這兩種方法都可以用來(lái)提供等于操作電壓的電壓。因此，如果步驟5中的方法可以用來(lái)使PV系統(tǒng)的輸出電壓匹配電解器的操作電壓，則不使用DC-DC轉(zhuǎn)換器。在優(yōu)化情況1中:在涼爽有風(fēng)時(shí)期PV模塊的穩(wěn)態(tài)操作溫度是大氣35°C。在隨后的幾周內(nèi)，隨著環(huán)境溫度增加，無(wú)論何時(shí)太陽(yáng)輻射和風(fēng)速的環(huán)境條件使得模塊加熱到高于該溫度，使用冷卻液體或氣體把PV操作溫度保持在35。C。將PV模塊保持在標(biāo)準(zhǔn)溫度25。C之上10度將使Vmpp保持在53伏，即等于電解器的V。^的最優(yōu)電平。如果不使用冷卻系統(tǒng)，則在涼爽晴朗的日子太陽(yáng)輻射將使模塊加熱到大約4(TC而在炎熱晴朗的日子會(huì)達(dá)到50。C以上，使得電壓下降和效率降低。35。C下的Vmpp-25。C下的Vmpp+(溫度系數(shù)x厶T)=54.8伏+(曙0.16伏/。Cxl(TC)=53.2伏情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)不對(duì)PV系統(tǒng)的電壓、電流輸出或溫度進(jìn)行任何變化。在優(yōu)化情況3中在另一涼爽晴朗時(shí)期穩(wěn)態(tài)操作溫度是4rc。所有電解器參數(shù)與情況1相同除了在這種情況下(情況2)重新設(shè)計(jì)的電解器具有25個(gè)串聯(lián)連接的電解槽，提供45伏的V。per。PV模塊被重新設(shè)計(jì)成具有83個(gè)串聯(lián)的太陽(yáng)能電池以便在41。C下產(chǎn)生45伏的Vmpp。[情況1中原始PV模塊具有96個(gè)串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池以便在41。C下提供W伏。]在優(yōu)化情況4中所有電解器參數(shù)如情況1所述。在PV操作溫度下，僅有的可用PV模塊具有36伏的Vmpp。這些PV模塊被連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器或充電控制器系統(tǒng)，其輸入電壓范圍包括36伏(例如30-40伏)并且在期望的PV操作溫度下將電壓升高到53伏的輸出電壓。與情況1中的直接連接系統(tǒng)現(xiàn)比，在情況3中DC-DC轉(zhuǎn)換器是90%有效并造成10%的效率損失。步驟8-步驟1-5中的優(yōu)化程序可以用來(lái)產(chǎn)生用于建造優(yōu)化的太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)以生成氫氣的最佳設(shè)計(jì)。最佳設(shè)計(jì)參數(shù)是通過(guò)以下方式計(jì)算的利用步驟1的方法測(cè)量電解器的穩(wěn)態(tài)操作電壓，以及利用步驟2和3的方法來(lái)測(cè)量電解器在容許操作電流和溫度的范圍內(nèi)的操作效率。接著，如果可能的話，使用步驟3的方法來(lái)提高電解器操作效率，并且選擇希望的操作電流(以及最終得到的氪生成速率和相應(yīng)的電解器效率)。然后，使用步驟4-6來(lái)優(yōu)化PV系統(tǒng)效率。在高氫生成和高效率之間存在折衷。要注意，通過(guò)提高操作電流I。per來(lái)提高氫生成速率會(huì)導(dǎo)致效率的降低。在情況1中電解器效率是70%PV系統(tǒng)效率是18.2%總太陽(yáng)能到氫氣轉(zhuǎn)換效率是12.7%制氫速率是0.10kg/hPV電池面積是26x1.027m2=26.7m2(PV電池的測(cè)量面積，一般可從廠商獲得)情況2-對(duì)照示例(將不被優(yōu)化)電解器效率是62%PV系統(tǒng)效率=150W/190Wx19%-15%總太陽(yáng)能到氫氣轉(zhuǎn)換效率是9%氫氣速率=1叩/(Nx26,806A/kg/h)=111x20/26,806=0.083kg/hPV電池面積是30x1.027m2=30.8m2因?yàn)殡娊馄骱蚉V系統(tǒng)都沒有被優(yōu)化，所以情況2要求更大數(shù)量、面積和成本的PV模塊而每小時(shí)產(chǎn)生的氫氣更少。在情況3中電解器效率是70%PV系統(tǒng)效率是18.2%總太陽(yáng)能到氫氣轉(zhuǎn)換效率是12.7%制氫速率是0.10kg/hPV電池面積是26x1.027m2=26.7m2在情況4中電解器效率是70%PV系統(tǒng)效率是18.2%DC-DC轉(zhuǎn)換器效率是90%總太陽(yáng)能到氫氣轉(zhuǎn)換效率是11.4%制氫速率是0.09kg/hPV電池面積是26x1.027m2=26.7m步驟9-基于步驟1-5的方法還可以用來(lái)連續(xù)優(yōu)化并操作太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)從而生成氫氣。連接電壓和電流傳感器以測(cè)量光伏電解器系統(tǒng)的操作電壓和電流，并且安裝溫度傳感器以測(cè)量光伏模塊的操作溫度。然后，包括邏輯系統(tǒng)、控制算法、電子控制器和開關(guān)(螺線管或其它)的控制系統(tǒng)被連接到電壓、電流和溫度傳感器，以便基于傳感器測(cè)量來(lái)控制光伏電解器系統(tǒng)的操作和效率。控制系統(tǒng)的作用是連續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)操作和效率，這借助于利用來(lái)自傳感器的信號(hào)控制光伏模塊中以串聯(lián)和并聯(lián)電路連接的太陽(yáng)能電池的數(shù)量從而保持最優(yōu)的PV系統(tǒng)輸出電壓，該輸出電壓即等于所希望的電解器操作電壓?？蛇x地，可以通過(guò)利用來(lái)自控制系統(tǒng)的信號(hào)控制電解器中以串聯(lián)和并聯(lián)電路連接的電解槽的數(shù)量從而保持最優(yōu)的系統(tǒng)操作電壓，連續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)操作和效率?？蛇x地，可以通過(guò)利用來(lái)自控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)控制DC-DC轉(zhuǎn)換器或充電控制器的輸出電壓從而保持最優(yōu)的系統(tǒng)操作電壓，連續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)操作和效率。可選的控制方案中之一或組合可以用來(lái)控制PV電解器操作。用于系統(tǒng)控制的控制開關(guān)和算法的一個(gè)系統(tǒng)示意性地示于圖9A中。這個(gè)控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在PV電解器操作的兩種模式之間切換(a)在高太陽(yáng)輻照度時(shí)期(產(chǎn)生高電流和電壓)的直接連接操作；和(b)用以升高在部分多云時(shí)期的操作電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器操作，在部分多云時(shí)期通過(guò)直接連接的PV輸出電壓對(duì)于有效操作而言太低。直接連接模式通常以較大功率和效率提供PV電解器操作，因?yàn)橄螂娐诽砑覦C-DC轉(zhuǎn)換器會(huì)增加電阻。當(dāng)使用DC-DC轉(zhuǎn)換器模式時(shí)電阻的增加導(dǎo)致向電解器傳送的最大功率減小并且導(dǎo)致所生產(chǎn)的氫氣減少5%-10%。在圖9A中，電解器在50伏進(jìn)行操作(V。per=50V)。三個(gè)光伏模塊以并聯(lián)連接布置，以便傳送足夠的操作電流到電解器用于所需的制氫，其中每個(gè)光伏模塊操作在其最大功率點(diǎn)即Vmpp=50V。系統(tǒng)是由預(yù)編程的控制器(控制器-算法)操作的。該控制器可能包括計(jì)算機(jī)或具有足夠存儲(chǔ)器的其它電子控制系統(tǒng)。這些算法來(lái)源于電解器和若干PV模塊的效率模型或性能數(shù)據(jù)庫(kù)，所述算法管理控制器并決定控制器何時(shí)將激活開關(guān)以實(shí)現(xiàn)從PV陣列到電解器的直接連接或者相反將PV陣列連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器。PV電解器系統(tǒng)的直接連接模式可以視為缺省模式。在直接連接模式中，系統(tǒng)的V。^等于PV陣列的輸出電壓(Vpv)。該算法要求如果在直接連接模式中PV電解器的操作電壓(V。per和Vpv)低于PV陣列的最優(yōu)電壓范圍的下限(V。pt)，則控制器將PV陣列的連接切換到DC-DC轉(zhuǎn)換器(DC-DC轉(zhuǎn)換器模式)并脫離直接連接(缺省)模式。電壓表和電流表監(jiān)測(cè)PV系統(tǒng)的性能并且它們各自的數(shù)據(jù)由控制器系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。電壓表監(jiān)測(cè)V。per何時(shí)低于V。pt的預(yù)設(shè)值，其是PV電解器中所用的特定PV陣列的特性值。電解器和若干PV模塊的效率模型或性能數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)設(shè)定任意溫度或電流條件下PV陣列的V。pt、Vmpp或Vpv或者電解器的V。per以供控制器邏輯使用。由控制器算法控制的電氣開關(guān)容許從直接連接模式自動(dòng)變化到DC-DC轉(zhuǎn)換器模式。如果由圖9A中的控制器所監(jiān)測(cè)的Vpv又升高到V。pt，則控制器將自動(dòng)切換回直接連接模式(缺省模式)。在這個(gè)示例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以在由三個(gè)PV模塊所傳送的電壓(Vmpp)低于電解器的操作電壓的情況下接入PV功率傳送系統(tǒng)并且可以根據(jù)太陽(yáng)輻射的電流水平再次從電路中斷開。圖9B示出了其中電解器具有用于制氫的預(yù)定V。per和1。per的第二實(shí)施例。V。蘆和I。per的最優(yōu)值由用于優(yōu)化PV電解的數(shù)學(xué)模型預(yù)先確定(見表1)。提供PV陣列以為電解器的操作提供直流功率。電壓、安裝電流和溫度傳感器以監(jiān)測(cè)光伏電池陣列的操作。PV陣列用電氣開關(guān)進(jìn)行互連以便在相應(yīng)模塊之間獲得串聯(lián)和/或并聯(lián)電連接的組合。用于優(yōu)化PV電解的數(shù)學(xué)模型(見表l)基于利用眾多PV模塊、DC-DC轉(zhuǎn)換器和電解器條件所獲得的數(shù)據(jù)。因此，每個(gè)PV模塊陣列的性能特性被預(yù)先確定且存儲(chǔ)在編程的控制器(該控制器可能包括計(jì)算機(jī)或具有足夠存儲(chǔ)器的其它電子控制系統(tǒng))的數(shù)據(jù)庫(kù)中。一些或所有模塊的初始排列是通過(guò)控制開關(guān)以利用操作在其Vmpp的模塊陣列來(lái)向電解器傳送功率(I。per和V。pe》而布置的。如果太陽(yáng)輻照度變化或者PV陣列的溫度變化或者電解的操作溫度或電流變化等等，則控制器可以命令不同的開關(guān)排列以實(shí)現(xiàn)新的PV模塊陣列，使其仍然操作在新陣列的Vmpp。圖9B中系統(tǒng)的控制器算法控制PV陣列中PV模塊和電池的互連，這樣PV陣列的Vmpp將等于電解器操作電壓V。per。這一條件產(chǎn)生最大效率和制氫。圖9C示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，可以改變以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接布置的電解器槽的數(shù)量從而對(duì)制氫速率進(jìn)行所需變化或者與PV陣列保持均衡。除了如示意性所示對(duì)電解器槽的組織做出變化之外，這個(gè)圖類似于圖9B。在這個(gè)實(shí)施例中該管理控制器算法要求電解器槽的V。per必須等于PV陣列的Vmpp，其在操作條件下由表1和4所示的效率;f莫型確定。光伏冷卻實(shí)驗(yàn)在十月晴朗的日子對(duì)冷卻pv模塊的有效性進(jìn)行了測(cè)試。用軟管和精細(xì)噴嘴將冷的自來(lái)水(21.4°C)施加到PV模塊的表面長(zhǎng)達(dá)3-5分鐘。附著到每個(gè)模塊的背面上的傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)溫度。模塊的電流-電壓-功率曲線在冷卻過(guò)程前后被掃描。這些測(cè)試的結(jié)果被匯總在表2中。表2.光伏冷卻實(shí)驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>優(yōu)化模型通過(guò)與我們數(shù)據(jù)庫(kù)中所測(cè)量的制氫效率的比較，構(gòu)造并測(cè)試PV電解器效率的總模型。這個(gè)效率模型也是建立用于優(yōu)化PV電解效率的逐步程序的基礎(chǔ)。該程序的步驟是通過(guò)分析用以對(duì)效率建模的項(xiàng)而加以選擇的。為了估計(jì)每個(gè)PV系統(tǒng)在V。per下的效率，晶體硅PV模塊(SharpSolarNT-185U1)的典型IV曲線被歸一化以示出Vmpp為1.0時(shí)相對(duì)效率為1.0，即如果PV模塊的Vmpp剛好等于電負(fù)載的V，r則PV模塊會(huì)以1000W/m2的輻照度提供滿功率(圖10)。為每個(gè)PV模塊確定由V。per表示的V叫p的那部分/幾分之一(fraction)，并且通過(guò)從x軸上的V。per/Vmpp值到效率曲線繪制垂直線，可以估計(jì)在V。per時(shí)可用的總PV電效率的那部分(fraction)。例如，如果對(duì)于模塊A而言V呵p是64伏而V。戸是32伏，則分?jǐn)?shù)V。per/Vmpp為0,5。利用該圖，X軸上0.5(V。per/Vmpp)的數(shù)值對(duì)應(yīng)于Y軸上0.58的效率。然后，將0.58乘以(MPP時(shí))沖莫塊A的電池效率(例如14%)將得到V。per時(shí)估計(jì)的電效率0.58x14%=8.1%。預(yù)測(cè)PV模塊的效率的數(shù)學(xué)模型是通過(guò)利用憑借SAS軟件所開發(fā)的8變量回歸模型對(duì)表1和圖10中所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合而研制的(圖ll)。為了更容易使用這個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)估計(jì)預(yù)測(cè)的效率，用于內(nèi)插新的V。per/V呵p值的"可單擊"MicrosoftExcel丁M模型(基于SAS回歸模型)包含于如表3的這個(gè)文件中。為了內(nèi)插任何所需的V。per/Vmpp值并找到相應(yīng)的PV系統(tǒng)效率用位于表上的鼠標(biāo)雙擊，然后插入一行，輸入新的V。per/Vmpp值，并按Tab鍵以讀取模型預(yù)測(cè)效率。<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>表3.用于內(nèi)插新的V。per/Vmpp值的可單擊MicrosoftExcel模型(基于SAS回歸模型)。為了內(nèi)插用位于表上的鼠標(biāo)雙擊，然后插入一行，輸入新的V。per/Vmpp值，并按Tab鍵以讀取模型預(yù)測(cè)效率。每個(gè)PV系統(tǒng)在其Vmpp和V。per時(shí)的效率繪制于圖12中。在圖12中，Vmpp和V。per的PV效率曲線在PV模塊的Vmpp為33到3&2伏的范圍上重合，因?yàn)檫@個(gè)范圍近似為電解器的V。per(32伏)。這是PV模塊的效率被優(yōu)化的范圍，因此是產(chǎn)生大多數(shù)氫氣且系統(tǒng)效率最高的范圍。在圖12中最優(yōu)V呵p范圍(33-36.2伏)標(biāo)以大括號(hào)。太陽(yáng)輻射在日光照明期間加熱PV模塊，此時(shí)它們比環(huán)境溫度更熱，而這減小了它們的功率輸出和電效率。雖然PV模塊的Vmpp和其它規(guī)范是在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(STC)下測(cè)量的，在光譜分布為AM1.5(總光譜輻照度)和電池溫度(PVT)為25。C下所述標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件為1kW/m2，但是PV模塊經(jīng)索操作在如額定操作電池溫度(NOCT)的更熱條件，其在標(biāo)準(zhǔn)操作條件(環(huán)境溫度20。C、太陽(yáng)輻照度0.8kW/n^和風(fēng)速lm/s)下為約47°C。在炎熱晴朗的條件下溫度甚至高于47°C。因此，必要的是通過(guò)減去溫度系數(shù)(每度0.45%)乘以溫度增加的度數(shù)以得到預(yù)測(cè)的效率的溫度修正值來(lái)修正所預(yù)測(cè)的效率(等式9)。等式9:修正的效率=未修正的效率隱(PVT。C-25)x0.45%/°C所才艮道的的六種PV才莫塊(Solarex、ShellSolar、Astropower、Siemens、BPSolar和Sanyo)的溫度系數(shù)從0.33%/°C到0.52%/°C的范圍內(nèi)變化，其中大多數(shù)材料的系數(shù)接近0.45。/。/。C的平均值。在預(yù)測(cè)模型中使用0.45。/。廠C的平均PV系數(shù)(表1)。在表4所示的帶有用于最優(yōu)化的DC-DC轉(zhuǎn)換器的PV電解的模型中，必須增加額外項(xiàng)以解決由于因DC-DC轉(zhuǎn)換器給電路所增加的電阻所致的效率損失。預(yù)測(cè)的PV電解器效率必須乘以所測(cè)量的DC-DC轉(zhuǎn)換:器效率從而得到整個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器PV電解器系統(tǒng)的正確預(yù)測(cè)效率(等式5)。圖13示出了兩種DC-DC轉(zhuǎn)換器(SolarConverterLtd,型號(hào)48-10線性電流放大器(LCB)和SolarConverterLtd.充電控制器型號(hào)48-20)的所測(cè)量的DC-DC轉(zhuǎn)換器效率，即轉(zhuǎn)換器的輸出功率(I。utxV。ut)除以功率輸入(IinxVin)。表3中所用的DC-DC轉(zhuǎn)換器效率的值是從圖13中估計(jì)的；對(duì)于LCB而言，效率值是95.2%;對(duì)于充電控制器而言，效率值是97.2%。圖M示出了15次PV電解器測(cè)試的模型太陽(yáng)能氫生成效率，其是根據(jù)直接連接PV電解器的預(yù)測(cè)模型(表1)估計(jì)的并且是基于在V。per下的電解器效率和PV效率,包括這兩個(gè)系統(tǒng)之間相互作用的影響和PV溫度影響。這兩條曲線一般很接近。這兩組值之間的最大差別僅為0.1%效率。圖15比較了如在表4中所建^t的DC-DC轉(zhuǎn)換器PV電解器系統(tǒng)的預(yù)測(cè)效率和測(cè)量效率。圖14和圖15表明這些才莫型可以預(yù)測(cè)的系統(tǒng)效率的平均精度對(duì)于直接連接而言<±0.1%而對(duì)于DC-DC轉(zhuǎn)換器PV電解器而言，平均精度<±0.4%。表4.具有DC-DC轉(zhuǎn)換器的PV電解器系統(tǒng)的效率模型(MPP跟蹤)<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>通過(guò)示例說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)踐。這些示例僅僅旨在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明而不是對(duì)其范圍加以限制。權(quán)利要求1.一種由受日光照射的兩個(gè)或兩個(gè)以上可用光伏模塊即模塊陣列供電的制氫電解器的操作方法，所述電解器具有兩個(gè)或兩個(gè)以上電解槽并具有操作直流電流和操作電壓，一個(gè)或多個(gè)光伏模塊可以并聯(lián)或串聯(lián)電路布置連接以形成一個(gè)(或多個(gè))模塊的不同陣列用于傳送直流功率到所述電解器槽，其中一個(gè)(或多個(gè))模塊的給定陣列可以包括小于總可用模塊數(shù)的模塊，所述方法包括預(yù)先確定一個(gè)(或多個(gè))模塊的代表性陣列的最大功率點(diǎn)操作電壓；針對(duì)所希望的制氫速率，確定所述電解器的操作電流和操作電壓；和選擇并采用一個(gè)(或多個(gè))模塊的光伏陣列作為當(dāng)前操作陣列，以在其最大功率點(diǎn)電壓操作以便傳送所確定的操作電流和操作電壓到所述電解器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫電解器的操作方法，所述方法進(jìn)一步包括連續(xù)監(jiān)測(cè)當(dāng)前操作的光伏模塊陣列的操作電壓；和在當(dāng)前操作的模塊陣列沒有操作在其最大功率點(diǎn)電壓時(shí)，選擇并采用新的模塊陣列以操作在其最大功率點(diǎn)電壓以便傳送所確定的操作電流和操作電壓到所述電解器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氬電解器的操作方法，其中通過(guò)切換兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊之間的電連接將當(dāng)前操作的模塊陣列轉(zhuǎn)換到新的模塊陣列。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫電解器的操作方法，其中通過(guò)替代一個(gè)或多個(gè)不同模塊將當(dāng)前操作的模塊陣列轉(zhuǎn)換到新的模塊陣列。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫電解器的操作方法，所述方法進(jìn)一步包括將DC-DC轉(zhuǎn)換器互連在當(dāng)前操作的模塊陣列和所述電解器之間以改善當(dāng)前操作陣列的最大功率點(diǎn)電壓和所述電解器的操作電壓之間的匹配。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫電解器的操作方法，所述方法進(jìn)一步包括連續(xù)測(cè)量所述當(dāng)前操作陣列中的一個(gè)(或多個(gè))模塊的操作溫度，和當(dāng)該操作溫度升高并使陣列的最大功率點(diǎn)電壓降低時(shí)，冷卻所述當(dāng)前操作陣列中的這些模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制氫電解器的操作方法，包括利用冷卻流體在該一個(gè)或多個(gè)模塊上的流動(dòng)來(lái)降低穩(wěn)態(tài)模塊操作溫度。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制氫電解器的操作方法，其中所述新的模塊陣列包括比先前模塊陣列更多的串聯(lián)連接的模塊。9.一種由受日光照射的光伏模塊陣列供電的制氫電解器的操作方法，所述電解器具有可以并聯(lián)或串聯(lián)布置連接的多個(gè)電解槽并具有操作直流電流和操作電壓，所述光伏模塊可以并聯(lián)或串聯(lián)布置連接以形成不同陣列來(lái)傳送直流功率到所述電解器，所述方法包括預(yù)先確定代表性模塊陣列的最大功率點(diǎn)操作電壓；針對(duì)所希望的制氫速率，確定所述電解器的第一操作電流和操作電壓；選擇第一光伏模塊陣列以操作在其最大功率點(diǎn)電壓來(lái)傳送所確定的操作電流和操作電壓到所述電解器；并且其后通過(guò)將所述電解器的操作改變到第二操作電流和操作電壓，改變所述電解器的制氫速率；和選擇笫二光伏模塊陣列以操作在笫二陣列的最大功率點(diǎn)電壓來(lái)傳送所述第二操作電流和操作電壓到所述電解器。10.—種用于連續(xù)優(yōu)化太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)的操作以生成氫氣的方法，所述電解器由一組受日光照射的兩個(gè)或兩個(gè)以上的可用光伏模塊槽并具有可變的二作直k電流值^和操作電壓值:該光伏:系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)光伏模塊，所述光伏模塊可以并聯(lián)或串聯(lián)電路布置連接以形成一個(gè)(或多個(gè))模塊的不同陣列來(lái)傳送直流功率到所述電解器槽，其中給定陣列可以包括小于總可用模塊數(shù)的模塊，所述方法包括連續(xù)測(cè)量光伏電解器系統(tǒng)的操作電壓和電流；連續(xù)測(cè)量光伏模塊的操作溫度；并利用預(yù)編程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)連續(xù)接收系統(tǒng)操作電流和電壓以及光伏模塊溫度的當(dāng)前值并且用這些值來(lái)選擇并采用一個(gè)(或多個(gè))模塊的當(dāng)前光伏陣列，所述當(dāng)前光伏陣列具有接近電解器系統(tǒng)的當(dāng)前操作電壓的最大功率點(diǎn)，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括主機(jī)或微處理器以及相關(guān)電路、開關(guān)及接線，所述計(jì)算機(jī)具有與一個(gè)(或多個(gè))模塊的可用光伏陣列的操作溫度有關(guān)的最大功率點(diǎn)值的數(shù)據(jù)庫(kù)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于連續(xù)優(yōu)化太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)的操作的方法，其中所述預(yù)編程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括主機(jī)或微處理器以及相關(guān)電路、開關(guān)及接線，并控制以串聯(lián)電路和并聯(lián)電路連接的光伏模塊的數(shù)量來(lái)保持最優(yōu)的操作電壓。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于連續(xù)優(yōu)化太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)的操作的方法，其中所述預(yù)編程的計(jì)算機(jī)包括主機(jī)或微處理器以及相關(guān)電路、開關(guān)及接線，并通過(guò)切換一個(gè)或多個(gè)模塊之間的電連接來(lái)管理用新的光伏模塊陣列替代當(dāng)前模塊陣列。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于連續(xù)優(yōu)化太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)的操作的方法，其中所述預(yù)編程的計(jì)算機(jī)包括主機(jī)或微處理器以及相關(guān)電路、開關(guān)及接線，并通過(guò)替代一個(gè)或多個(gè)不同模塊來(lái)管理用新的光伏模塊陣列替代當(dāng)前模塊陣列。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于連續(xù)優(yōu)化太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)的操作的方法，其中所述預(yù)編程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括主機(jī)或微處理器以及相關(guān)電路、開關(guān)及接線，并控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓以調(diào)節(jié)當(dāng)前操作模塊陣列的最大功率點(diǎn)電壓使其更接近電解器的操作電壓。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于連續(xù)優(yōu)化太陽(yáng)能光伏電解器系統(tǒng)的操作的方法，其中所述預(yù)編程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括主機(jī)或微處理器以及相關(guān)電路、開關(guān)及接線，并控制以串聯(lián)電路和并聯(lián)電路連接的電解槽的數(shù)量來(lái)保持最優(yōu)的系統(tǒng)操作電壓。全文摘要一個(gè)(或多個(gè))光伏(PV)模塊陣列以串聯(lián)和/或并聯(lián)電連接進(jìn)行布置以便將直流電功率傳送給電解器來(lái)產(chǎn)生氫氣。電功率是由該陣列以其最大功率點(diǎn)(V_mpp)進(jìn)行傳送以便在電解器的V_oper下傳送I_oper。PV模塊在陣列中的布置或者槽在電解器中的布置由自動(dòng)控制器系統(tǒng)不斷監(jiān)測(cè)并控制從而以它們各自的最大效率或接近其最大效率操作PV和電解器系統(tǒng)。可以使用DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)將V_mpp調(diào)節(jié)到電解器的操作電壓。文檔編號(hào)C25B9/00GK101374978SQ200680052901公開日2009年2月25日申請(qǐng)日期2006年12月6日優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日發(fā)明者N·A·凱利,T·L·吉布森申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司