CN103339773A - 控制燃料电池器件中的运行状态的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的焦点是一种用于控制燃料电池器件的运行状态的控制装置，所述燃料电池器件利用燃料电池(103)产生电力，所述燃料电池器件中的各个燃料电池包括阳极侧(100)、阴极侧(102)、介于阳极侧和阴极侧之间的电解质(104)，且所述燃料电池被设置为堆结构，所述燃料电池包括用于燃料电池用的负载(126)、用于所述用于燃料电池用的负载的控制器(130)、用于确定所述燃料电池的基本温度信息的装置(132)，且所述燃料电池器件已被设置为并联连接至电网(125)，用于给电网产生电流。所述控制装置包括：至少一个可控电加热器(134a、134b)，用于作为在正常规运行状态和在功率不平衡情况下均产生作为可控热量的热量的器件而运行；以及至少两个控制器(134、135、136、137、138)，用于至少将给至所述燃料电池(103)的空气流的量和施加至所述堆环境的热控制作为可控的燃料电池量来控制，以控制可控热量和可控的燃料电池量二者中的至少一个实质上地达到目标值；以及低阶高速控制器(134a)，用于在功率不平衡情形下控制所述至少一个可控电加热器(134b)，以使所述加热器作为用于燃料电池器件的过量能量的缓冲器来运行。

Description

控制燃料电池器件中的运行状态的方法和装置
技术领域
燃料电池器件在实现各种不同类型的发电需求中正变得普遍。燃料电池器件是提供有用于产生电能的反应物的电化学器件。
背景技术
燃料电池是电化学器件，其在环保的过程中实现具有高占空比的发电。燃料电池技术被认为是最具前景的未来能源产生方法之一。
如图1所示，燃料电池包括阳极侧100和阴极侧102，以及介于阳极侧100与阴极侧102之间的电解质材料104。提供给燃料电池器件的反应物经历作为放热反应的结果产生电能和热的过程。
在固态氧化物燃料电池(SOFC，Solid Oxide Fuel Cell)中，氧106被提供给阴极侧102，并且通过接受来自阴极的电子而还原为负氧离子。负氧离子穿过电解质材料104至阳极侧100，在阳极侧100，负氧离子与使用过的燃料108反应产生水，以及还典型地产生二氧化碳(CO2)。在阳极和阴极之间是用于把电子e-转移至阴极的外部电路111。外部电路包括负载110。
在图2中示出了SOFC器件，其可利用例如天然气、沼气、甲醇或其它含碳氢化合物的混合物作为燃料。图2中的SOFC器件包括堆叠(stack)结构的平板状燃料电池103(SOFC堆)。各个燃料电池具有如图1所示的阳极100和阴极102结构。部分使用过的燃料通过各个阳极在反馈装置109中再循环。
图2中的SOFC器件包括燃料热交换器105和重整器(reformer)107。热交换器用于控制燃料电池过程中的热状态并且可以在SOFC器件的不同位置设置多于一个的热交换器。循环气体中的额外热能在热交换器105中被回收，以用在SOFC器件中或在外部用在热回收单元中利用。由此，回收热量的热交换器可位于与图2所示不同的位置。重整器(REF)是将例如天然气的燃料转换为适用于燃料电池的混合物(例如转换为包含一半为氢气，另一半为甲烷、二氧化碳及惰性气体的混合物)的器件。但是，重整器不是所有的燃料电池的实现所必须的，未经处理的燃料也可直接提供给燃料电池103。
通过使用测量装置(MES)115(例如燃料流量计、电流计及温度计)根据通过阳极再循环气体对所述SOFC器件的运行执行必要的测量。在燃料电池103的阳极100(图1)处使用的气体只有部分通过阳极在反馈装置109中再循环，由此在图2中示意性地示出了其它部分气体从阳极100排出114。
燃料电池器件产生包含低电压电平的直流形式的电能。可通过组合几个燃料电池或燃料电池组以形成串联(例如堆结构)来提高电压电平。燃料电池的电流-电压特性取决于例如反应物成分、质量流量、温度以及压力。在燃料电池中电化学反应对燃料电池负载中的波动迅速作出反应。但是，反应物输入系统的响应能力通常慢很多，意味着数秒钟或甚至数分钟的响应时间。当试图从燃料电池获得比盛行的反应物输入所容许的更高效率时，导致燃料电池电压的弱化，甚至可能是燃料电池的不可逆的恶化。此外，负载变化导致燃料电池中的快速温度变化，尤其在高温燃料电池中产生有害的热机械应力，导致燃料电池的性能和寿命显著下降。因此，燃料电池系统必须设计为使得各燃料电池的负载尽可能地保持恒定，以及试图将该负载的可能变化实现为尽可能地可控。
当燃料电池用于获得独立可变的AC负载，或给分布式网络提供电力时，需要DC-AC逆变器以将DC电力转换为AC电力。可能还需要DC-DC转换器以将从燃料电池获得的DC电压升高至适于DC-AC逆变器的电平。但是，由于燃料电池响应于负载变化的能力和兼容性非常有限，现有技术燃料电池的实施，尤其是高温燃料电池的实施，作为电源应用于对独立可变AC负载馈电，或为所述分布式网络馈送可变电力是很差的。试图解决上述问题的公知方式是使用能量缓冲器，其由例如铅酸电池构成。能量缓冲器的功能是在快速变化的状态下馈电或消耗电力，使得燃料电池的负载变化可控。尤其在大型的燃料电池系统中，由于其高成本、大尺寸和巨大重量以及有限效能，上述现有技术实施的劣势变得更加严重。在电网耦合应用中，保持恒定燃料电池负载的另一现有技术实施是在给网络提供电力时使用电流控制的变换。但是，基于电流控制的变换的控制不适用于独立运行的网络，由此其无法用作用于燃料电池系统内部或外部的临界AC负载的应急电源。
高温燃料电池系统需要大量热能，用于将系统加热到运行温度。此后启动时间可长可达数十小时。在关闭和启动次序中的宽温度的交替使得燃料电池和相关的系统部件暴露于甚至过度的热机械应力。因此，必须将高温燃料电池系统设计为尽可能长时间(甚至数千小时)地持续运行，而没有任何关闭。为达到此目标，必须将系统设计为满足高可靠性，以及使可能关闭系统或可能驱动系统进入有害运行状态的这样的外部因素最小化。在燃料电池的应用中电流控制的转换器具有以下问题，其无法保护燃料电池免受负载中由于不同的网络中断(例如电力故障、电压突降或瞬变)引起的突然变化的影响。
在高温燃料电池系统中，燃料电池堆的热管理是平衡控制(balance of plant，BoP)设备的关键功能之一。燃料电池堆的热平衡受许多机制(包括内重整、燃料电池反应、通过反应物流动进行的热输送以及与周边结构的直接热交换)影响。用于控制温度平衡的典型方法包括内重整率的调整以及空气流和阴极入口温度的调整。堆的温度控制包括堆以及相关结构中的相当大量的热量的温度控制，由此给运行参数的变化引入长响应时间。这些长响应时间，与BoP控制的其它部分中类似的长响应时间一起，限制燃料电池系统对快速负载变化的响应能力。
在被设计为独立运行的系统中，必须控制所述系统的功率平衡以在每一时刻与要求(负载)相匹配。由于在堆和BoP控制中的响应时间长，所以高温燃料电池过程固有地不太适于需要堆功率输出快速变化的应用。为了克服此障碍，必须响应负载变化的燃料电池系统通常配备有大规模的储能装置和/或辅助的能量释放机构，以减小运行状态的变化速率。在为稳态运行而设计的并网系统中，引入仅在电网故障的情况下使用的这样的设备(故障穿越能力)，考虑到增加的成本、重量及系统复杂度，在附加值方面显然是无益的。
发明内容
本发明的目的在于实现用于燃料电池器件的控制装置，控制装置提供燃料电池器件的与异常的运行环境(例如电网中的电力故障)有关的可靠的并且改进的运行模式。这通过用于控制燃料电池器件的运行状态的控制装置而实现，该燃料电池器件利用燃料电池产生电力，燃料电池器件中的各个燃料电池包括阳极侧、阴极侧、介于阳极侧和阴极侧之间的电解质，并且燃料电池被设置为堆结构，所述燃料电池器件包括用于燃料电池的负载、用于所述用于燃料电池的负载的控制器、用于确定所述燃料电池的基本温度信息的装置，并且所述燃料电池器件被设置为并联连接至电网，用于给电网产生电流。控制装置包括：至少一个可控电加热器，其用于作为在正常运行状态和功率不平衡情况下产生作为可控热量的热量的器件而运行；至少两个控制器，其用于至少将至所述燃料电池的空气流量和施加至堆环境的热作为可控燃料电池量来控制，以控制可控热量和可控燃料电池量的至少一个实质上地达到目标值；以及低阶高速控制器，其用于在功率不平衡情况下控制所述至少一个可控电加热器以使所述加热器作为用于所述燃料电池器件的过量能量的缓冲器来运行。
本发明的焦点还是一种用于控制燃料电池器件的运行状态的控制方法，该燃料电池器件利用燃料电池产生电力，在该方法中，通过控制用于所述燃料电池的负载，通过确定所述燃料电池的基本温度信息、以及通过将所述燃料电池器件设置为并联连接至电网以给电网产生电流来控制燃料电池器件的运行状态。在该方法中，将至少一个可控电加热器设置为作为在正常运行状态下和在功率不平衡环境下均产生作为可控热量的热量的器件而运行，至少将给所述燃料电池的空气流量和施加至所述堆环境的热作为可控燃料电池量来控制，用于控制可控热量和可控燃料电池量二者中的至少一个实质上地达到目标值，以及在功率不平衡情况中，控制所述至少一个可控电加热器，以作为用于所述燃料电池器件的过量能量的缓冲器而运行。
本发明基于将燃料电池器件的热质量与可控电加热器一起作为能量缓冲器，该可控电加热器合并到控制装置，以能够立即响应功率不平衡状态。通过控制至少一个可控电加热器起到在异常运行状态下作为过量能量的缓冲器的作用来利用燃料电池器件的热响应时间。本发明还是基于改进的控制装置的使用，其中至少三个控制器一起运行以在正常运行模式下和在功率不平衡情况下、以及还在从正常运行模式到功率不平衡情况的状态变化和从功率不平衡情况到正常运行模式的状态变化之间实质上控制不同类型的可控量，以控制系统热平衡。所述控制装置被设置为能够自动且无延迟地检测电网变化。
本发明的益处在于，与普通的电网并联运行相比，无需昂贵的附加部件，也无需状态变化或修正参数设置，而是利用正常控制参数实现了在异常运行状态下成功控制燃料电池器件的运行。
附图说明
图1示出单个燃料电池结构。
图2示出燃料电池器件的示例。
图3示出根据本发明的优选实施方式。
具体实施方式
本发明示出了用于控制标称稳态的高温燃料电池系统的温度平衡，具有平衡所述系统的功率输出以满足如果系统由于例如电网故障而间歇地处于孤立运行的需求的固有能力的装置以及相关的控制方案。本发明基于将系统的热质量用作能量缓冲器，连同电加热器一起被设置为能够立即响应功率不平衡状态。热质量对注入所述系统中的热变化的影响进行有效地延迟和低通过滤，容许平衡控制系统(BoP)控制以有限的速度(limited pace)相应地作出响应，而功率需求的快速瞬变常常仅通过加热器功率的变化来进行处理。
根据本发明的实施方式提供了以下方案，该方案用于控制和优化系统在正常稳态(电网，即并联电力网络)运行模式和在故障穿越(孤立)运行模式(即异常运行状态)下的运行状态，而无需与上述运行前提(等同于孤立和后者(back))中的变化有关的状态改变、参数改变或特别的控制顺序。
同样，根据本发明的实施方式提供了如下方案，其中为正常的并网系统实现了有限的故障穿越能力，而无需昂贵的附加部件。本发明利用所述系统固有的热响应时间作为在由例如电网故障施加的异常运行状态期间过量能量的缓冲器。
以下使用的附图标记主要参考图3，而在此说明书中将在后面更详细地给出本发明的优选实施方式。
所述装置包括用于控制堆温度的至少两个控制器，可控量是堆入口温度、空气供给量和/或内重整率。空气供给控制器138实现堆的温度控制，如果需要冷却所述堆则提供附加的空气。至少一个可控量包括至少一个重要的电加热器134b的控制134a。一个(或多个)加热器134b由高速低阶(low-level)控制环控制，基于燃料电池系统的功率平衡获得加热器134b的功率。从例如系统中的DC/AC逆变器142的直流侧(DC-link)电压获得加热器功率。通过为参考电压提供设置点来实现一个(或多个)加热器134b的高阶(upper-level)控制，使得产生的加热器功率满足需要。在堆的负载控制中实现用于控制堆温度的第三个且也是最主要的机构，使得高于标称温度的堆温度将导致堆负载的降低。
在前述的控制装置中，在例如由电网中断故障(孤岛运行)引起的功率平衡的突然(向下)变化，通过功率平衡控制的加热器134b的功率将达到峰值以补偿该变化。由于电加热器的低阶控制环使用模拟控制或自动高速数字控制而实现，将产生功率平衡效果，而无需BoP控制逻辑作出反应。由堆输出和外部负载之间的功率平衡决定而并非由BoP控制获得的设置点决定加热器功率，表示所述系统的热状态控制中失去一个自由度。由于系统的热平衡也可通过其他方式(例如空气供给、反应器温度和堆负载)进行调整，所以仍可维持平衡，尽管从效率和运行状态的角度而言不是最优的。如果状态仅在例如电网125中断故障的异常环境下出现，由非最优性导致的效率降低或恶化率增加是无关紧要的。
由于系统的热时间常数高，一个(或多个)加热器的功率变化将在系统温度上具有显著的延迟和低通过滤效果。然后可以根据增加的温度通过正常的BoP控制(例如通过增加空气供给)和最主要通过减少堆负载来对缓慢的温度上升进行补偿。由于电加热功率直接取决于堆输出和外部负载之差，所以，堆输出的减小将减少堆中的内部热量产生和电加热器中的外部加热，由此有效地将系统带向新的热平衡状态。由于系统的热时间常数相对较长(从数分钟至数十分钟)，用于基于堆温度控制堆负载的上述机构将仅导致堆负载的缓慢瞬变，此瞬变正好在整个平衡控制系统(BoP)的响应能力之内。结果，可以通过正常的BoP控制参数来处理瞬变(孤岛模式)状态下的BoP控制，与正常的电网并联运行相比，无需状态改变或修正参数设置。一旦所述系统返回到电网并联运行，BoP控制重获失去的一个(或多个)控制自由度(多个加热器)(134a)，再次容许系统向最优的运行状态努力。因此，仅DC/AC逆变器142需要为孤岛和电网并联运行相关的运行模式瞬变实施专门的控制。如果所有系统内部的负载和外部的可能负载可以由系统内部DC电压供电，则也可在无需孤岛模式可用的DC/AC逆变器的情况下利用所述方法。
由一个(或多个)加热器134b的尺寸和占空比决定所述系统对负载变化的反应能力。在瞬时施加给多个加热器的功率表示所述系统能够响应的负载最大容许提高幅度，其中多个加热器中的“未使用”的加热能力与系统在不造成堆电流突然下降的情况下可以处理的负载最大降低幅度相对应。如果堆和BoP可以处理堆负载的突然降低(通常是该情况)，则例如在转变至孤岛运行模式的时刻，可以接受甚至更大的负载降低幅度。可以通过调节堆空气供给和/或其它影响系统热平衡的机制(例如外部水供给、阳极循环或反应器温度)来优化瞬变响应余量，即电加热功率，使得根据外部负载，达到期望的加热器占空比(duty)，例如20-50％。可以通过在热交换器上增加容许减小热交换率的旁路而显著地提高系统热平衡的调整能力。
在本发明的优选实施方式(图3)中，电通道加热器134b被设置为对回收空气-空气热交换器29后面的阴极入口气流进行加热，以利于系统的加热和功率平衡调整。可控的冷空气旁路流体仪(bypass streamer)144被设置在所述热交换器的入口侧上方以容许降低阴极102入口气流的温度以对加热进行补偿以及容许为在寿命状态尽头的堆中增加的发热量提供余量。通过控制器137执行冷空气旁路流体仪144的控制。高阶温度控制器(upper level temperature controller)135向所述堆103请求进料温度以及向控制器137提供控制值信息。
通过脉冲宽度调制(PWM)的固态开关器件控制加热器134b，其中调制比与DC/AC逆变器142的直流侧电压的测得值和设置的设置点之差成比例。利用来自直流侧电压或燃料电池DC电压的直流(DC)使加热器134b工作，以容许快速PWM控制。通过堆入口温度控制器136处理加热器134b功率的高阶控制(upper levelcontrol)，该堆入口温度控制器136通过向加热器134b提供所述直流侧电压设置点而在容许范围内调整阴极102入口温度，控制堆温度。在正常的电网125并联运行中，DC/AC逆变器142将使直流侧电压维持在恒定电平，由此加热器的功率仅由所述高阶控制器的控制输出来确定。在电网故障的情况下，DC/AC逆变器失去稳定所述直流侧电压的能力，由此来自系统的过量能量将导致直流侧电压上升，这被低阶电加热器控制器134a通过在加热器134b中消耗过量能量而抵消。
本发明的优选实施方式进一步包括空气供给控制器138，其与所述的堆入口温度控制器136协作对堆温度进行控制，使得如果堆入口温度控制器136不能防止堆温度上升，将空气供给从其最小值开始增大。
进一步，燃料电池器件包括负载控制器130，其使堆电流向预定的最优点爬升(ramp)，但是如果堆入口温度控制器136和空气供给控制器138均未能限制堆的温度上升，则将减小电流。可以采用针对不同控制器稍微偏移的设置点并结合各个控制器的适当调整的、成比例且整体的动作，来实现控制相同的量(即，堆温度)的三个控制器134a、136、138的适当优先级和相互作用。
在图3中示出了根据本发明的优选实施方式。图3以高度示意性的视图示出燃料电池器件。此处包括的燃料电池元件103包括一个或更多个燃料电池堆，其由连续串联连接的多个燃料电池103构成，其特征在于阳极侧100、阴极侧102和设置于其间的电解质104，以及连接板、设置于各燃料电池之间的所谓的互连(未示出)。为了清楚起见，图3中仅示出单个燃料电池103的形式的一个燃料电池堆。燃料电池堆的数目不限于特定的值。可使用多个或甚至单个堆。
在此优选实施方式中，阳极侧100一般指燃料电池单元103的燃料电池103中包括的阳极电极，以及从燃料的角度而言，还指用于将燃料电池单元103的范围内的燃料引导至实际各个燃料电池的阳极的部件，以及指用于进一步引导所述气体从阳极100离开的部件。相应地，阴极侧102指阴极电极，以及指设置为用于在燃料电池单元103的范围内把空气引导至阴极以及引导空气离开阴极的部件。
此外，为了将燃料气体馈送到阳极侧100，阳极侧设置有供给装置，此处仅表示为供应管线10。在图3中，燃料通过供应管线10a进入燃料电池器件且在此首先进入脱硫器3。连同管线12中可能的再循环燃料以及来自管线10b的蒸汽一起，所形成的流下一步进入预重整器4或类似的可能的燃料预处理装置。
同样地提供了用于使从阳极侧7流出的使用过的燃料气体排出燃料电池元件的装置。这里，这些仅表示为排出管线11。自然地，会有多条管线，例如10、11。然后经由热交换器装置30引导出口流11以加热管线10中的进入的供给燃料。一部分燃料通过管线12再循环，而其余部分则被引导至后燃室31。其热量用于单元21中与产生蒸汽有关的其它部件，所产生的蒸汽被导引至管线10b，以在预重整器4中使用。
在阴极侧102上，通过管线14提供空气，然后被分成多个部分以传送至多个燃料电池堆103并进而传送至各个燃料电池2。相应地，来自燃料电池2的空气(由此构成出口流15)流出燃料堆隔间，随后被引导流经回收单元29以加热空气供给流14。为清楚起见，在此处也仅以单根管线表示所有管道。
进一步在图3中示出用于控制燃料电池器件的运行状态的优选控制装置，燃料电池器件并联连接至电网125用于给电网产生电流。燃料电池器件包括用于燃料电池103的负载126以及用于燃料电池的所述负载的控制器130。
在控制装置中还示出用于确定燃料电池103的基本温度信息的装置132。能够测量数百摄氏度的温度(例如100-1000摄氏度的温度)的温度测量器件用作所述装置132。也可以在计算方法中(例如在控制计算机中或在一些其它处理器中)，通过使用例如来自燃料器件过程流(process flows)的温度测量信息和与燃料电池堆状态有关的其它基本信息(例如组分、负载以及使用率信息)来获得温度信息。控制装置包括用于控制堆负载的控制器130，如果所述基本温度信息超出限值，则所述控制器能够执行负载降低。
在本发明的优选实施方式(图3)中使用例如PID(比例-积分-微分)控制器130、134a、135、136、137、138以执行不同类型的控制任务。字母符号sp表示给控制器的设置点，而字母符号pv表示给控制器的过程值。这些均是来自燃料电池器件的控制过程的、给控制器130、134a、135、136、137、138的输入值。字母符号cv表示控制器的控制值。控制值cv是从控制器130、134a、135、136、137、138给燃料电池器件的控制过程的输出值。控制器130、134a、135、136、137、138也可使用其它类型的反馈控制器以实现本发明的目的。
在所述装置中利用至少一个可控的电加热器134，用于作为在正常运行状态下和在功率不平衡情况下均产生作为可控热量的热量的器件而运行。在优选的实施方式中，由低阶高速控制器134a通过基于燃料电池器件的功率平衡获得加热器134b的功率来控制至少一个可控的电加热器134。优选地，控制器134a在控制电加热器134b时中利用脉冲宽度调制(PWM)。根据本发明的控制装置利用控制器134a、135、136、137、138中的至少两个，用于至少将给燃料电池103的空气流量和施加至燃料电池堆环境的热作为可控燃料电池量来控制，以控制可控热量和可控燃料电池量二者中的至少一方至目标值。在优选实施方式(图3)中，给燃料电池103的受控的空气流量指的是至燃料电池103的阴极侧102的空气流量。在把至少之一个可控量控制至所述目标值的过程中，利用控制装置的用户设置的温度设置点信息和电流设置点信息。而且，以下量中的至少一个可用作可控量：至燃料电池103的入口气体温度，以及燃料电池器件中的内重整的比率值。
当在电网中存在故障时，根据本发明的控制装置能够通过跟随燃料电池器件的输出电压电平的低阶高速控制器134a，自动且即时地通知系统中的功率不平衡情况。在功率不平衡情况中，使用低阶高速控制器134a以使至少一个电加热器134b作为用于燃料电池器件的过量能量的缓冲器而运行。P(比例)型控制器优选用作低阶高速控制器134a，其是特殊类型的PID控制器(比例-积分-微分控制器)，能够响应于过程值中的变化提供快速(例如大约1微秒)的控制值。电网的所述故障可基于非常短期(例如电压尖峰)、长期(中断)的持续时间而不同。当故障从电网消除时，优选地是控制装置也能够自动且即时地(例如通过跟踪电网125中的电压变化)检测出该新情况，并且燃料电池器件的运行尽可能快地返回正常情况，其中例如堆入口温度控制器136返回到控制可控加热器134b的功率，以及其中燃料电池器件向电网125提供电流。因此，本发明的优选实施方式还可称为用于可连接至不同类型电网的燃料电池器件应用的自动网络交互式电功率平衡器。因此，电网可为单相、两相和三相等等，并且交流电网和DC功率网络也可以是是相关的。
虽然以上使用附图示出SOFC燃料电池器件，应注意，根据本发明的实施方式可在不同类型的燃料电池器件中使用。在本发明的优选实施方式中，电网最通常指的是普通的分布式配电网络，以及例如通过三相DC-AC转换将燃料电池器件产生的直流(DC)电提供给所述网络。可以在根据本发明的实施方式中实现许多类型的电网应用，由此例如DC-AC转换不是每一个应用都需要的。
虽然已经参照附图和说明书展现了本发明，但是，本发明完全不受到它们的限制，这是因为本发明包含权利要求书容许的范围内的变型。

Claims (14)

1.一种用于控制燃料电池器件的运行状态的控制装置，该燃料电池器件利用燃料电池(103)产生电力，所述燃料电池器件中的各个燃料电池包括阳极侧(100)、阴极侧(102)、以及介于所述阳极侧和所述阴极侧之间的电解质(104)，并且所述燃料电池被设置为堆结构，所述燃料电池器件包括用于燃料电池的负载(126)、用于所述用于燃料电池的负载的控制器(130)、以及用于确定所述燃料电池的基本温度信息的装置(132)，并且所述燃料电池器件被设置为并联连接至电网(125)，用于给电网产生电流，其特征在于，所述控制装置包括：
至少一个可控电加热器(134a、134b)，其用于作为在正常运行状态下和在功率不平衡情况下均产生作为可控热量的热量的器件而运行；
至少两个控制器(134、135、136、137、138)，其用于至少将给所述燃料电池(103)的空气流量和施加至所述堆环境的热作为可控燃料电池量来控制，以控制所述可控热量和所述可控燃料电池量二者的至少一个实质上地达到目标值；以及
低阶高速控制器(134a)，其用于在功率不平衡情况下控制所述至少一个可控电加热器(134b)，以使所述加热器作为用于所述燃料电池器件的过量能量的缓冲器来运行。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括用于利用针对所述至少一个控制器(134、135、136、137、138)的温度设置点信息的装置(142)。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括用于利用针对所述至少一个控制器(134、135、136、137、138)的电流设置点信息的装置(144)。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括以下量中的至少一个作为可控量：至所述燃料电池(103)的入口空气温度，以及所述燃料电池器件中内重整的比率值。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括用于通过基于所述燃料电池器件的功率平衡获得加热器(134b)的功率来控制所述至少一个可控电加热器(134b)的所述低阶高速控制器(134a)。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括固态开关器件(146)，其用于通过利用脉冲宽度调制PWM来控制所述至少一个可控电加热器(134)。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括用于控制堆负载的所述控制器(130)，所述控制器能够在所述基本温度信息超过限值时执行负载降低。
8.一种用于控制燃料电池器件的运行状态的控制方法，所述燃料电池器件利用燃料电池(103)产生电力，在所述方法中，通过控制用于所述燃料电池的负载(126)，通过确定所述燃料电池的基本温度信息，以及通过将所述燃料电池器件设置为并联连接至电网(125)以给电网产生电流来控制燃料电池器件的运行状态，其特征在于，在所述方法中，将至少一个可控电加热器(134)设置成作为在正常运行状态下和在功率不平衡情况下产生作为可控热量的热量的器件而运行，至少将至所述燃料电池(103)的空气流量和施加至堆环境的热作为可控燃料电池量来进行控制，以控制所述可控热量和所述可控燃料电池量二者中的至少一个实质上地达到目标值，以及在功率不平衡情况下控制所述至少一个可控电加热器(134)，以作为用于所述燃料电池器件的过量能量的缓冲器而运行。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在控制所述可控热量和所述可控燃料电池量二者中的至少一个时利用温度设置点信息。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在控制所述可控热量和所述可控燃料电池量二者中的至少一个时利用电流设置点信息。
11.根据权利要求8的所述方法，其特征在于，利用以下量的至少一个作为可控量：至所述燃料电池(103)的入口空气温度，以及所述燃料电池器件中内重整的比率值。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过基于所述燃料电池器件的功率平衡获得所述加热器(134b)的功率来控制所述至少一个可控电加热器(134)。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过利用脉冲宽度调制PWM来控制所述至少一个可控电加热器(134)。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过在所述基本温度信息超过限值时执行负载降低，来控制所述堆负载。
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