[发明专利]一种燃料电池发电系统自适应负载控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池发电系统自适应负载控制系统及方法，所述燃料电池发电系统自适应负载控制系统包括燃料电池模块、燃料供给模块、储能模块和控制模块。本发明有效的将燃料电池放电功率与负载进行自动匹配，并伴随着负载的变化进行自适应步进级调整，同时进行燃料供给的增减及储能模块及时的电能补充。本发明能够有效的避免了负载变化对燃料电池模块造成的冲击，规避燃料供给模块响应的滞后性所造成不完全反应，甚至进一步对燃料电池模块造成不可逆的损害，减少储能模块的充、放电深度，从而延长燃料电池模块和储能模块的寿命，提高燃料电池发电系统在负载多变的使用工况下的可靠性。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种燃料电池发电系统自适应负载控制系统及方法。

背景技术

燃料电池发电系统作为当下新能源发电领域，全静默、不间断发电系统，其核心发电过程属于一种化学反应，而化学反应的速率总会受到一些因素的影响，如：反应物浓度、活化能、反应温度、催化剂等。同时，燃料电池发电系统的商业化制造过程中，亦会受到体积、质量、效率、成本、寿命、应用环境等因素的限制，使得任何类型的燃料电池本身都不可能快速、直接的进行化学反应陡然变化，从而实现输出功率的突变；制造者往往会将燃料电池与储能模块进行匹配后来实现一套完整的燃料电池发电系统，从而实现对实际负载进行输出供电。

由于以上各种原因造成的燃料电池功率缓缓变化，目前的处理办法为预估负载的峰值功率，成倍增加储能模块容量，同时进行以下几种管理办法：

1、当负载增加时：由储能模块进行补充输出，燃料电池缓慢增加燃料补给，同时提升放电功率；

2、当负载减小时：燃料电池多余的功率输出会对储能模块进行充电；

3、若储能模块电量已满，或负载全部关闭时：燃料电池会因为输出限制，采用电阻的形式将多余的电量消耗掉，同时缓慢减少燃料供给，进一步减少功率输出；或者瞬间切断燃料供给，从零开始缓缓增加燃料电池功率来匹配负载或系统自身的BOP消耗；

4、当负载小幅度波动时：燃料电池须按最大设定固定工作值不断增加、时给储能模块充电，然后进入上述状态3模式。

以上可以得出，在实际工作中，负载的变化、开/闭均会对燃料电池的功率造成大幅的冲击，伴随着功率的变化，燃料电池的反应温度及燃料供给均会有突变，这对燃烧电池本身会造成不可逆的伤害，损害燃料电池效率、寿命，进一步影响燃料电池发电系统的商业化应用，使其难以得到泛推广、应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池发电系统自适应负载控制系统及方法，以解决现有技术在负载的变化、开/闭时对燃料电池的功率造成大幅的冲击，进而对燃烧电池本身造成不可逆的伤害，损害燃料电池效率、寿命的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃料电池发电系统自适应负载控制系统，包括燃料供给模块、燃料电池模块、储能模块和控制模块，所述燃料供给模块、燃料电池模块和储能模块均与控制模块通信连接；

所述燃料供给模块用于向燃料电池模块提供燃料和氧化剂，且燃料和氧化剂的供给量通过控制模块实现调节；

所述燃料电池模块通过燃料和氧化剂发生电化学反应产生电力，实现燃料电池发电系统对外的电能输出供应；

所述储能模块与燃料电池模块通信连接，用于燃料电池发电系统在工作电能输出的补充或储存，实现电能变化时的削峰填谷；

所述控制模块用于采集燃料电池模块的参数并进行调节、采集燃料供给模块的参数并进行调节和采集储能模块的容量、充/放电数据，所述控制模块内设置有储能模块对应的容量管理阀值、燃料电池模块对应的电流阀值；