[发明专利]一种燃料电池热电联供系统并网运行控制方法和装置

说明书

本发明公开一种燃料电池热电联供系统并网运行控制方法，燃料电池热电联供系统包括热电模块、DC/DC变换模块、DC/AC逆变模块、热管理模块；热电模块通过DC/DC变换模块与直流母线连接，逆变单元与直流母线连接；DC/DC模块输出端与用户直流负载连接，逆变单元的输出端与用户交流负载和电网连接；控制方法包括步骤：获取热电模块的实时供热温度、交流电网电压参数；根据实时供热温度对燃料电池模块的输出功率进行修正，获得输出功率目标值；根据输出功率目标值产生控制DC/DC变换模块的关管开通或者关断。根据交流电网电压参数生成DC/AC逆变器输出电压目标值，根据输出电压目标值控制DC/AC逆变模块的开关管开通或者关断。

技术领域

本发明涉及燃料电池供电供热技术领域，尤其涉及热电联供系统并网运行控制方法和装置。

背景技术

随着全球温室效应日趋严重，及能源开采日趋紧张，普及清洁能源的应用及提高能源利用率成为各行业广泛关注的问题。氢能作为一种清洁能源具有排放无害、可再生、能源利用率高等优点。基于氢能的住宅用燃料电池系统燃料具有发电同时发热的特性，可以通过对输出的热、电的控制实现对燃料电池工作状态的控制。

目前并网运行的燃料电池系统控制策略大方向分三种：

(1)电负荷跟随策略-要求燃料电池输出功率根据电负荷要求进行调节。产生的热量用于用户供热，热量过剩时将废热直接排放，热量不足时由其它热源供应；当电力不足时，采用外网进行补充。采用电负荷跟随策略的基本要求是燃料电池的发电功率不低于家庭负荷的最低功率。

(2)热负荷跟随策略-要求燃料电池输出功率根据热负荷要求进行调节。如若热负荷不满足热量要求时，由辅助热源为用户供热，同时系统与电网连接，产生的电功率不足时，由电网补充而发电过剩时，将电量馈送至电网。

(3)基本负荷策略-系统在燃料电池额定功率下运行，同时将系统并入电网，实现系统的电力盈余与电网的平衡。

有的燃料电池输出电力控制方法是通过增加阻抗单元，再连接逆变器的方法，但这样的方法只有逆变器一级自由度的控制，无法实现对无功分量的控制。

发明内容

本发明目的是基于住宅居民的对用热的需求，针对燃料电池系统所输出的热、电的情况进行控制，满足并网运行时住宅居民的热电需求。

本发明采用热负荷+电负荷跟随策略。通过DC/DC、DC/AC的转换方式来实现将燃料电池输出的直流电到住宅用户或者并网可以使用的直流或者交流电，所反馈的依据是基于住宅用户的用热需求和电网的电压。

本发明提供一种燃料电池热电联供系统并网运行控制方法，所述燃料电池热电联供系统包括热电模块、DC/DC变换模块、DC/AC逆变模块、热管理模块；所述热电模块通过DC/DC变换模块与直流母线连接，所述逆变单元与直流母线连接；DC/DC模块输出端与用户直流负载连接，逆变单元的输出端与用户交流负载和电网连接；

控制方法包括步骤：

获取热电模块的实时供热温度、交流电网电压参数；

根据实时供热温度对燃料电池模块的输出功率进行修正，获得输出功率目标值；

根据所述输出功率目标值控制DC/DC变换模块的关管开通或者关断。

根据所述交流电网电压参数生成DC/AC逆变器输出电压目标值，根据输出电压目标值控制DC/AC逆变模块的开关管开通或者关断。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述”根据所述交流电网电压参数生成DC/AC逆变器输出电压目标值，根据输出电压目标值控制DC/AC逆变模块的开关管开通或者关断“进一步包括步骤：

获取DC/AC逆变模块实时输出电流参数；

获取直流母线电压目标值和直流母线电压实测值；