[发明专利]一种燃料电池热电联供系统及控制方法

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池热电联供系统及控制方法，所述系统包括至少一个燃料电池换热系统，多个燃料电池换热系统共用一个公共备用水冷换热系统，所述燃料电池换热系统用于燃料电池的冷启动以及降温和余热回收。所述公共备用水冷换热系统用于给燃料电池强化冷却以及余热回收。所述控制方法主要包括判断燃料电池是否冷启动，燃料电池冷启动之后判断该燃料电池是否在稳态运行，若超出稳态运行范围则给燃料电池进行强化冷却等步骤。采用本发明的系统及控制方法可提高燃料电池热电联供系统的效率，实现热量更为完全的利用，同时简化辅助散热系统，节约成本与空间。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池热电联供系统及控制方法。

背景技术

燃料电池技术是未来具有广大前景的技术，是实现可再生能源高效利用，节能减排，以及碳中和、碳达峰政策目标中的重要一环。作为新能源动力系统，燃料电池系统在发电过程中产电的同时会产生大量热量，产热与产电的比例约为1:1，将燃料电池的废热进行回收利用，可以进一步提升氢能利用率，节约燃料电池使用成本，提升整体系统效率，从而促进产业发展。同时，燃料电池热电联供系统兼顾燃料电池余热回收与燃料电池热管理功能，需要采用适宜控制策略来保证系统的正常运行，提升燃料电池系统性能。目前的燃料电池热电联供系统还在处于技术发展探究阶段，整体系统的性能，包括系统构型、控制策略等方面，还需进一步提高。因此，燃料电池热电联供系统的优化设计与能量管理方面的需求较高，值得加大研究投入。

目前燃料电池的热电联供系统主要由燃料电池冷却回路，余热回收回路，以及风扇散热器热回路构成，其热管理主要由余热回收回路和风扇散热器共同完成。而风扇散热器运行时将燃料电池的热量排出到空气中，虽然起到了燃料电池温度调控作用，但造成了这部分热量的浪费，在大功率热电联供系统中，这部分热量损失较大，导致系统效率较低。

同时在大功率热电联供系统中，由于总的输出功率较大，常常有多个燃料电池系统并联运行的情况，而目前大型热电联供系统中的各个燃料电池子系统都各自配备了备用散热系统(主要为风扇散热器组合)。由于大部分工况下，余热回收系统的散热功率能够满足燃料电池温度稳定需求，而较少的情况下需要启动备用散热系统。因此，目前系统中存在备用风扇散热系统运用冗余的情况，导致整个系统多个备用散热器的布置方式在时间和空间上的利用率较低，系统总体成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池热电联供系统及控制方法，提高燃料电池热电联供系统的效率，实现热量更为完全的利用，同时简化辅助散热系统，节约成本与空间。

本发明提供的燃料电池热电联供系统，包括第一燃料电池换热系统、公共备用水冷换热系统，所述公共备用水冷换热系统包括公共换热器，所述第一燃料电池换热系统的燃料电池出水端与公共换热器的进水端连通，所述公共换热器的第一出水端连接至燃料电池的进水端，第二出水端连接至第一燃料电池换热系统的储热水箱进水端。

优选的，还包括至少一个与第一燃料电池换热系统共用公共备用水冷换热系统的第二燃料电池换热系统，所述第二燃料电池换热系统的燃料电池的出水端与公共换热器的进水端连通，公共换热器的第一出水端连接至第二燃料电池换热系统的燃料电池的进水端。

优选的，所述公共备用水冷换热系统还包括公共储热水箱、水泵，所述公共储热水箱的进水端与公共换热水箱的第二出水端连通，所述公共储热水箱、水泵通过管路依次连接至公共换热器的回水端。

优选的，所述公共储热水箱连接有温度传感器、液位计、排水阀。

优选的，所述公共换热器第一出水端与第一燃料电池换热系统、第二燃料电池换热系统连接的管路上设置有流量分配阀门。

本发明还提供了一种燃料电池热电联供系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

S1、启动燃料电池系统，转S2；