[发明专利]控制供电系统输出的方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种控制供电系统输出的方法、装置及系统。其中，该方法包括：在预设单位时间内，检测燃料电池堆内的至少一节电池的电压是否低于预设阈值；当检测结果为是时，以燃料电池堆内的最小节电压调节燃料电池堆的第一输出功率，得到第二输出功率，第二输出功率小于第一输出功率；判断供电系统的辅助电源是否过倍率放电；当判断结果为否时，修复燃料电池堆，并将第二输出功率调节至第一输出功率。本发明解决了由于燃料电池堆内出现的节电池电压持续下降，导致燃料电池系统发生供电不足导致电力中断的技术问题。

技术领域

本发明涉及电气应用技术领域，具体而言，涉及一种控制供电系统输出的方法、装置及系统。

背景技术

在现有供电系统中，燃料电池是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，由于不受卡诺循环的限制，燃料电池的直接发电效率可高达45％以上，具有环境友好、能量转化效率高、寿命长等特点，在航空航天、潜艇、电动车、电站、移动设备、居民家庭等领域存在广泛的应用前景。

在燃料电池所属的燃料电池系统中，该燃料电池系统的开机、运行、关机过程中，一般是由多个燃料电池所组成的电池堆和系统内部的辅助蓄电池共同向负载输出电能，在此过程中电池堆和蓄电池按照系统级的控制策略进行工作。常规策略采用两种方法进行控制：第一种，燃料电池部分接收系统级指令，以固定功率向负载输出电能；蓄电池作为辅助能源，且负载的功率波动由蓄电池作为缓冲供给/消耗；第二种，燃料电池和蓄电池接收系统级指令都以动态的方式输出电能，即P(负载)＝P(燃料电池)+P(蓄电池)，P(负载)稳定状态下，P(燃料电池)和P(蓄电池)为此消彼长的关系，即，当P(燃料电池)降低时，P(燃料电池)降低的功率部分由P(蓄电池)补充。

具体的，在相关技术中，图1是现有技术中公开的由系统判断负载所需功率P的结构图，如图1所示，通过系统判断负载所需要的功率P，进而通过功率输出控制单元控制燃料电池输出功率P₁，则蓄电池承担的功率P₂为：|P-P₁|＝P₂，如果P在t时刻发生上涨或下降，则P₁调整为t-Δt时刻的负载功率，多余或不足部分仍有蓄电池P₂承担。图2是现有技术提供的控制供电输出的控制逻辑图，其中，P_fc为燃料电池输出功率，P_out为负载功率，P_bat为蓄电池功率，T为时间，n为自然数字量，其中，如图2所示，从第T(n)时间段开始时，根据燃料电池功率输出控制燃料供给，即，基于上一时间段T(n-1)的系统状态：P_out(n-1)-P_bat(n-1)得到P_fc(n)，以及负载功率的实时平均功率：P_out(n)，进一步的依据“Wbat＝[P_out(n)-P_fc(n)]*Tmax(n)”确定Tmax(n)，此时判断P_out(n)是否处于1.2P_fc(n)≥P_out(n)≥0.8P_fc(n)，若判断结果为是，则判断T(n)是否大于Tmax(n)，若是则进入T(n+1)的时间段；若判断结果为否，则判断T(n)是否大于Tmin(n)，若是则进入下一T(n+1)的时间段。这里当判断T(n)是小于Tmax(n)，或T(n)小于Tmin(n)时，则重新确定P_out(n)。

由上可知，在现有技术中，只考虑了负载功率变化所导致的系统内部燃料电池和蓄电池之间的耦合工作变化，该情况仅仅针对燃料电池堆处于稳态输出状态，但是，燃料电池堆是由多节单电池组成的串联形式组成的，若该燃料电池堆中的一节单电池或多个单电池发生性能下降的现象，即电池堆处于失稳状态，蓄电池将提升输出功率，但是若燃料电池堆的节电池电压继续下降，则将导致蓄电池无法补充损失功率，进而燃料电池系统发生供电不足最终发生电力中断的事故。