[发明专利]燃料电池热电联供系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池热电联供系统及其控制方法，属于燃料电池热电联供技术领域。燃料电池热电联供系统包括控制模块、电堆、第一动力装置、换向装置、换热装置、散热装置、第二动力装置及储热装置。燃料电池热电联供控制系统设置了换热液路、散热液路及储热液路三条液路，使储热液路与换热液路产生热交换、散热液路对冷却液散热，并通过换向装置闭环调节换热液路和散热液路的流量，实现对冷却液的入堆温度的精细控制，从而提高了入堆温度的控制的精准性和稳定性。

技术领域

本发明涉及燃料电池热电联供技术，尤其涉及一种燃料电池热电联供系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池采用氢气和氧气电化学反应进行发电，发电过程中产生热量，其中，发电在电堆中进行，产生的热量通过介质带出电堆。燃料电池的电效率范围在35％-55％，其余的热能如能够通过合适的换热方式进行回收，则可提高燃料电池的总效率；燃料电池和换热方式相结合的系统即为燃料电池热电联供系统。

燃料电池对运行温度要求较高，燃料电池的控制方式、换热方式及两者的联控方式均影响燃料电池的运行温度的精准度和稳定性。现有技术中，通过设置储热装置和换热器的方式回收热能，使储热装置和燃料电池在换热器处与燃料电池的介质进行热交换，并通过调节储热装置中储热水的流量和流速来调控燃料电池的入堆温度，但是，储热水换热前后的温度受流量影响较大，入堆温度的控制的精准性和稳定性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种燃料电池热电联供系统及其控制方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种燃料电池热电联供系统，其特点在于，包括控制模块、电堆、第一动力装置、换向装置、换热装置、散热装置、储热装置及第二动力装置；所述电堆包括入堆口和出堆口；

所述出堆口、所述第一动力装置、所述换向装置、所述换热装置及所述入堆口顺次连通形成供冷却液换热的换热液路；

所述出堆口、所述第一动力装置、所述换向装置、所述散热装置及所述入堆口顺次连通形成对冷却液散热的散热液路；

所述储热装置的冷端、所述第二动力装置、所述换热装置及所述储热装置的热端顺次连通形成供储热水与所述换热液路进行换热的储热液路；

所述控制模块用于通过所述换向装置调节所述换热液路和所述散热液路中冷却水的混合比例闭环控制冷却液进入所述入堆口时的入堆温度。

本方案中，对燃料电池部分设置了换热液路和散热液路两条供冷却液循环以对其温控的回路，该两条液路均可实现对冷却液的温控，通过换向装置闭环调节换热液路和散热液路的流量，实现对冷却液的入堆温度的精细控制，从而提高了入堆温度的控制的精准性和稳定性。

优选地，所述换向装置包括三通调节阀，所述控制模块具体用于通过调节所述三通调节阀的开度控制所述散热液路和所述换热液路同时运转时两个液路中的冷却液的混合比例；所述三通调节阀开度为0％时，换热液路完全打开，散热液路关闭；所述三通调节阀开度为100％时，换热液路关闭，散热液路完全打开。

优选地，所述散热装置包括用于对冷却液散热的散热风扇；所述控制模块还用于通过调节所述散热风扇的转速控制所述散热液路中冷却液的温度。

优选地，所述燃料电池热电联供系统还包括氢气装置、空气装置及逆变器；所述控制模块还用于控制所述氢气装置向所述电堆供应氢气、控制所述空气装置向所述电堆供应空气，及控制所述逆变器将所述电堆产生的电量反馈电网。

一种燃料电池热电联供系统的控制方法，其特点在于，所述控制方法用于控制如上所述的燃料电池热电联供系统；

所述控制方法包括如下步骤：

S10、控制所述换热液路、所述散热液路及所述储热液路运转；