[发明专利]一种固态燃料电池发电并网系统及其控制方法

说明书

本申请提供一种固态燃料电池发电并网系统及其控制方法，该固态燃料电池发电并网系统中利用同步发动机系统对电网提供惯量支撑；而且，当接收到有功功率调度指令后，该控制方法先确定同步发动机系统输出的有功功率，然后以有功功率调度指令的有功功率减去该同步发动机系统输出的有功功率之差，作为电力电子转换系统的有功功率参考值；并对该有功功率参考值的变化速率进行限制，避免负载瞬变使SOFC燃料匮乏，而缩短SOFC寿命的情况发生；最后，以限制后的有功功率参考值，作为电力电子转换系统的有功功率指令值，使电力电子转换系统按照有功功率指令值进行有功功率输出，进而实现对于该有功功率调度指令的响应。

技术领域

本申请涉及燃料电池发电技术领域，特别涉及一种固态燃料电池发电并网系统及其控制方法。

背景技术

现有的SOFC(Solid Oxide Fuel Cell，固态氧化物燃料电池)并网发电方案是，输入的氢气和空气在燃料电池内部电极进行氧化反应，将化学能转换为电能，再由电力电子转换系统将SOFC发出的直流电转换为交流电后进行并网；由于化学能转换为电能的过程中，生成水的同时会释放热量，进而造成大量余热；而这些余热一般会通过散热装置进行耗散，无法得到充分利用，因此该方案的能量使用效率有待提高。

由于SOFC在发电过程中的内部工作温度可达600℃到1000℃度，是高质量的热源，所以，现有技术中还存在一种方案是利用其发电余热来加热供暖用水、生活或工业用水等，进而提高能量使用效率。

然而，上述两种方案下，虽然对SOFC进行逆变的电力电子转换系统具有功率快速响应的能力，但是由于SOFC内部的电化学、热力学响应以及供氢系统机械部件如阀、泵响应速度慢，所以两种方案都只能让SOFC为电网提供稳定的功率或者变化缓慢(秒级)的功率，而不能对电网提供惯量支撑；另外，若强行对SOFC实施快速功率调度，不仅不利于保证电网电能质量和电网稳定性，而且负载瞬变会使SOFC燃料匮乏，对SOFC来说是有害的，并且会缩短其寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种固态燃料电池发电并网系统及其控制方法，以对电网提供惯量支撑，同时避免缩短SOFC的寿命。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请第一方面提供了一种固态燃料电池发电并网系统的控制方法，固态燃料电池发电并网系统中包括：对固态燃料电池SOFC输出电能进行功率转换的电力电子转换系统，和，将所述SOFC热能转换为电能的同步发动机系统；所述控制方法包括：

S101、接收有功功率调度指令；

S102、确定所述同步发动机系统输出的有功功率；

S103、以所述有功功率调度指令的有功功率减去所述同步发动机系统输出的有功功率之差，作为所述电力电子转换系统的有功功率参考值；

S104、对所述有功功率参考值的变化速率进行限制；

S105、以限制后的所述有功功率参考值，作为所述电力电子转换系统的有功功率指令值，使所述电力电子转换系统按照所述有功功率指令值进行有功功率输出。

可选的，步骤S102至S105均为实时或周期性执行的。

可选的，步骤S104包括：

将所述有功功率参考值的变化速率限制在预设范围内。

可选的，步骤S102包括：

获取所述同步发动机系统输出的三相电压瞬时值及三相电流瞬时值；

根据所述三相电压瞬时值及所述三相电流瞬时值，计算得到所述同步发动机系统输出的有功功率。

可选的，在任意步骤前后，还包括：

S201、接收无功功率调度指令；