[发明专利]热电联供热管理系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种热电联供热管理系统及其控制方法，包括：壳体，及设置于壳体内的热电发生子系统和热能处理子系统；热电发生子系统包括燃料电池本体、燃料电池辅件及燃料电池控制器，燃料电池控制器用于获取系统用热信息，并根据系统用热信息控制燃料电池本体及燃料电池辅件输出系统热能；热能处理子系统包括热力系统控制器、热交换单元和热水存储单元，热交换单元包括至少一个热交换子单元，热力系统控制器用于根据系统热能及系统用热信息控制热交换子单元运行，热交换子单元用于将系统热能转换为循环水热能，并将循环水输出至热水存储单元。本发明通过模块化集成实现社区及楼宇级的燃料电池热能转换，占用空间小，热能利用率及安全性高。

技术领域

本发明涉及热电联供控制技术领域，尤其涉及一种热电联供热管理系统及其控制方法。

背景技术

在“碳中和”及“碳达峰”背景下，各领域均在需求途径实现节能减排。基于氢燃料电池的热电联供系统为建筑领域的节能减排提供了解决方案。

目前，氢燃料电池热电联供系统多数面向家庭用户，其存在以下问题：现有的氢燃料电池系统功率一般不超过5KW，不适用于楼宇或者社区级别的环境，在实现相同的能量输出情况下，需要安装多个小功率热电联供系统，系统零部件个数较多，系统成本高，且系统占用空间大，经济性较差；此外，小功率热电联供系统需要布置在用户房屋内或者在房屋附近就近布置，用户与氢系统同处一个区域，存在安全隐患。

发明内容

本发明提供一种热电联供热管理系统及其控制方法，通过燃料电池热电发生子系统和热能处理子系统等功能模块的一体化及模块化集成，实现社区及楼宇级的热能转换，系统占用空间小，安全性高。

第一方面，本发明实施例提供了一种热电联供热管理系统，包括：壳体，及设置于所述壳体内的热电发生子系统和热能处理子系统；所述热电发生子系统包括燃料电池本体、燃料电池辅件及燃料电池控制器，所述燃料电池控制器用于获取系统用热信息，并根据所述系统用热信息控制所述燃料电池本体及所述燃料电池辅件输出系统热能和电能；所述热能处理子系统包括热力系统控制器、热交换单元和热水存储单元，所述热交换单元包括至少一个热交换子单元，所述热力系统控制器用于根据所述系统热能及所述系统用热信息控制所述热交换子单元运行，所述热交换子单元用于将所述系统热能转换为循环水热能，并将循环水输出至所述热水存储单元。

可选地，所述热能处理子系统还包括：设置于所述热水存储单元内的第一液位传感器和第一温度传感器，及与所述热水存储单元连接的补水单元和排水单元，所述补水单元用于对所述热水存储单元进行补水，所述排水单元用于对所述热水存储单元进行排水；所述热力系统控制器用于获取所述第一液位传感器采集的水位参数和所述第一温度传感器采集的温度参数，并根据所述水位参数及所述温度参数控制所述补水单元启动或者停止补水，及根据所述水位参数及所述温度参数控制所述排水单元启动或者停止排水。

可选地，所述系统热能包括下述至少一项：燃料电池电堆发热量、燃料电池辅件发热量及燃料电池尾排热量；所述热交换单元包括第一板式热交换器、第二板式热交换器和尾排热交换器，所述热力系统控制器用于根据所述系统热能及所述系统用热信息控制所述第一板式热交换器、所述第二板式热交换器及所述尾排热交换器执行热量交换，所述第一板式热交换器用于对所述燃料电池电堆发热量执行热量交换；所述第二板式热交换器用于对所述燃料电池辅件发热量执行热量交换；所述尾排热交换器用于对所述燃料电池尾排热量执行热量交换。

可选地，所述第一板式热交换器的入口侧通过第一水泵与所述燃料电池本体连接，所述第一板式热交换器的出口侧通过第二水泵与所述热水存储单元连接，所述热力系统控制器用于根据所述系统热能及所述系统用热信息控制所述第一水泵和所述第二水泵运行，将所述燃料电池电堆发热量转换为第一循环水热量，并将第一循环水输出至所述热水存储单元。