[发明专利]一种热电联供系统稳态等效电路建立方法及系统

说明书

本发明公开了一种热电联供系统稳态等效电路建立方法及系统，对同为电源和热源的质子交换膜燃料电池堆进行等效处理：基于质子交换膜燃料电池堆发出为直流电，等效为发出恒定电流的直流电流源；通过冷却系统带走的热能，与质子交换膜燃料电池堆所发电能正相关，所以其热流用受控电压源等效，其中受控电压源的值表示热流的初始温度；利用数据拟合的方法，建立直流电流源的恒定电流与受控电压源的值的关系式，能完整映射实际系统。

技术领域

本发明属于分布式供能技术领域，尤其涉及一种热电联供系统稳态等效电路建立方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

能源和环境危机促使传统能源结构转变和可再生能源的发展。其中，综合能源系统基于能源分级利用原理，进行热能和电能的多梯度利用，在满足用户冷热电的需求状况下，极大地提高了能源利用率，成为未来能源结构的重要组成部分。

综合能源系统包含电能和热能异质能源系统，电、热的不同物理属性和研究方法等，给综合能源系统的分析、设计与优化带来挑战。

发明人在研究中发现，传统的电热分析方法，例如互为边界、叠加分析等，只是基于能量守恒定律对能量数量进行分析，未涉及能量间的耦合性、非线性等特性。所以，利用热传导和电传导过程中的欧姆定律，傅里叶导热定律等的相似性，进行热电比拟，通过同质化研究建立综合能源系统的统一模型，成为当前综合能源系统的研究热点。但是，现有热电同质化方法，大多停留在能量流层面，建立综合能源系统单向能量流统一模型，无法表示完整热流回路以及完整电流回路，总之，现有模型非完全热电比拟，建立的单向能量流模型，未能完整映射实际热电联供系统的电能及热能的关系。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种热电联供系统稳态等效电路建立方法，所建立的等效电路能完整映射实际系统。

一方面，为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种热电联供系统稳态等效电路建立方法，包括：

对同为电源和热源的质子交换膜燃料电池堆进行等效处理：

基于质子交换膜燃料电池堆发出为直流电，等效为发出恒定电流的直流电流源；

通过冷却系统带走的热能，与质子交换膜燃料电池堆所发电能正相关，所以其热流用受控电压源等效，其中受控电压源的值表示热流的初始温度；

利用数据拟合的方法，建立直流电流源的恒定电流与受控电压源的值的关系式。

进一步的技术方案，在建模时，将以受控源的形式耦合起来的电能和热能，分别用第一回路和第二回路表示。

进一步的技术方案，第一回路由电流源及第一电阻串联构成，电流源发出的电流表示为质子交换膜燃料电池堆发出的电流，第一电阻表示质子交换膜燃料电池堆供给的电负荷。

进一步的技术方案，第二回路由电压源、第二电阻、第三电阻串联构成，以电流控制电压源的电压V比拟质子交换膜燃料电池堆的冷却水初始温度；

第二回路的电路比拟热容流，即流体比热容和流率的乘积；

第二电阻，比拟用户通过换热器利用的热能；

以第三电阻，比拟从换热器二次侧出口流出系统的热能。

进一步的技术方案，第二电阻通过数据拟合，建立电压源的电压V与第二电阻之间的数量关系。

进一步的技术方案，基于电压源的电压V与第二电阻之间的数量关系，建立第二电阻与第三电阻的数量关系。

另一方面，为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：