CN109449461A - 氢综合利用系统的电热输出控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氢综合利用系统的电热输出控制方法及装置,该氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,该供热回路安装在燃料电池系统的冷却回路中,根据电能需求,计算燃料电池的需求进气流量,通过氢气路质量流量调节器调节氢气进气量,通过控制空气路空压机或鼓风机的转速或质量流量调节器调节空气路进气流量,并根据需求输出电流调节水泵转速或水路比例阀,控制冷却水的流量,进而控制燃料电池的进出口温差,并通过控制散热器或冷水机等其他冷却设备以调节进口水温,保障燃料电池内部的水热平衡,通过调节供热水路流量来满足热需求,改变电热输出。通过实施本发明,使得燃料电池系统的实际输出电热随着用户的需求而变化,灵活性好。
Description
技术领域
本发明涉及氢能利用技术领域,具体涉及一种氢综合利用系统的电热输出控制方法及装置。
背景技术
目前,随着我国城市化进程的加快,如商场、超市、医院、写字楼、酒店等商业楼宇以及一些住宅用户逐渐成为城市用能主体,而目前的楼宇用电用热多为集中式供给,即往往依靠空调等电制热/冷的方式,造成大量的能量损耗,能源利用率较低,并且,这种方式的热供给时间统一,是造成“负荷峰谷差”问题的重要因素之一,影响电网的经济运行。
针对上述现状,氢能利用系统渐渐被广泛应用。氢能利用的一种典型方式是基于氢能的用户侧氢综合利用系统,氢综合利用系统通过电解水的方式制取氢气,将氢气存储起来,并通过燃料电池等技术进行热(冷)电同步供应。氢综合利用系统通常以分散式、小规模的方式布置在商业楼宇附近,可以有效降低电、热等能源远距离输送过程中能量的输送损失,但是,现有的氢能利用系统是以设定好的固定输出电能进行工作,其输出的电热较为固定,不能实现灵活变化,容易出现资源配置不合理的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种氢综合利用系统的电热输出控制方法及装置,以解决现有技术中的氢综合利用系统的输出电热不会灵活变化,容易造成资源配置不合理的问题。
为此,本发明实施例提供了如下技术方案:
根据第一方面,本发明实施例提供了一种氢综合利用系统的电热输出控制方法,所述氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,所述供热回路安装在所述燃料电池系统的冷却回路中,所述电热输出控制方法包括:获取所述燃料电池系统的目标电能;根据所述目标电能、所述燃料电池系统的性能参数确定所述燃料电池系统输出的目标电流;根据所述目标电流调整所述燃料电池系统的进气流量,以调整所述燃料电池系统的实际输出电能。通过上述步骤,调整燃料电池系统的实际输出电能,使得燃料电池系统的实际输出电能随着用户的需求而变化,灵活性好,解决了现有技术中的氢综合利用系统的输出电热不会灵活变化,容易造成资源配置不合理的问题。
结合第一方面,在第一方面第一实施方式中,在获取目标电流的步骤之后,所述氢综合利用系统的电热输出控制方法还包括:根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值;获取所述燃料电池系统的冷却水流量的实际值;根据所述冷却水流量的目标值和所述冷却水流量的实际值,调整所述燃料电池系统的进出口温差。
结合第一方面第一实施方,在第一方面第二实施方式中,所述根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值的步骤包括:根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的进出口温差目标值;根据所述目标电流和所述燃料电池系统的进出口温差目标值获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值。
结合第一方面第二实施方式,在第一方面第三实施方式中,所述根据所述冷却水流量的目标值和所述冷却水流量的实际值,调整所述燃料电池系统的进出口温差的步骤,包括:将所述冷却水流量的实际值与所述冷却水流量的目标值进行比较;当所述冷却水流量的实际值小于所述冷却水流量的目标值时,增大所述冷却水流量,使所述燃料电池系统的进出口温差在预定范围内。
结合第一方面第一实施方式或第二实施方式或第三实施方式,在第一方面第四实施方式中,在所述调整所述燃料电池系统的进出口温差的步骤之后,还包括:根据所述燃料电池系统的进出口温差调整所述供热回路的供热量。
结合第一方面,在第一方面第五实施方式中,所述目标电流是通过以下公式得到的:
其中,E表示燃料电池系统的单电池电压,单位为V,n表示燃料电池系统的单电池的个数,I表示电流,单位为A,P表示目标电能,单位为W;A、B表示具体燃料电池的常数参数。
结合第一方面,在第一方面第六实施方式中,所述燃料电池系统的进气流量是通过以下公式得到的:Qq=λ·C·I·n,其中,Qq表示空气或氢气进气流量,单位为L/min;λ表示过量系数,与燃料电池系统相关;C包括C氢和C空,C氢=0.00069478L/min/A/cell,C空=0.0167L/min/A/cell;I表示电流,单位A;n表示燃料电池系统的单电池的个数。
结合第一方面第二实施方式,在第一方面第七实施方式中,所述燃料电池系统的进出口温差是通过以下公式得到的:dT=(A'·I+B'),其中,dT表示燃料电池系统的进出口温差目标值,单位为℃;A'、B'为燃料电池系统的性能参数,为常数;I表示电流,单位为A。
结合第一方面第二实施方,在第一方面第八实施方式中,所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值是通过以下公式得到的:
其中,Qs表示冷却水流量;n表示燃料电池系统的单电池的个数;q表示单电池产生的热量;dT表示燃料电池系统的进出口温差;Cs=4186J/(Kg·K);Ea为常量1.45V;E表示燃料电池系统的单电池电压,单位为V;I表示电流,单位为A。
结合第一方面第四实施方式,在第一方面第九实施方式中,所述供热回路的供热量是通过以下公式得到的:Qr=e·c·Qs·dT,其中,Qr表示供热回路的供热量;e表示供热回路中换热器的效率;Qs表示冷却水流量;dT表示燃料电池系统的进出口温差。
根据第二方面,本发明实施例提供了一种氢综合利用系统的电热输出控制装置,所述氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,所述供热回路安装在所述燃料电池系统的冷却回路中,其特征在于,所述电热输出控制装置包括:获取模块,用于获取燃料电池系统的目标电能;第一处理模块,用于根据所述目标电能、所述燃料电池系统的性能参数确定所述燃料电池系统输出的目标电流;第二处理模块,用于根据所述目标电流调整所述燃料电池系统的进气流量,以调整所述燃料电池系统的实际输出电能。
结合第二方面,在第二方面第一实施方式中,所述氢综合利用系统的电热输出控制装置还包括:第三处理模块,所述第三处理模块用于根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值;获取所述燃料电池系统的冷却水流量的实际值;根据所述冷却水流量的目标值和所述冷却水流量的实际值,调整所述燃料电池系统的进出口温差。
结合第二方面第一实施方式,在第二方面第二实施方式中,所述第三处理模块还用于:根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的进出口温差目标值;根据所述目标电流和所述燃料电池系统的进出口温差目标值获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值。
结合第二方面第二实施方式,在第二方面第三实施方式中,所述第三处理模块还用于:将所述冷却水流量的实际值与所述冷却水流量的目标值进行比较;当所述冷却水流量的实际值小于所述冷却水流量的目标值时,增大所述冷却水流量,使所述燃料电池系统的进出口温差在预定范围内。
结合第二方面第一实施方式或第二实施方式或第三实施方式,在第二方面第四实施方式中,所述第三处理模块还用于:根据所述燃料电池系统的进出口温差调整所述供热回路的供热量。
本发明实施例技术方案,具有如下优点:
本发明实施例提供了一种氢综合利用系统的电热输出控制方法,该氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,该供热回路安装在燃料电池系统的冷却回路中,该电热输出控制方法包括:获取燃料电池系统的目标电能,根据该目标电能、燃料电池系统的性能参数确定燃料电池系统输出的目标电流,根据该目标电流调整燃料电池系统的进气流量,以调整燃料电池系统的实际输出电能。通过本发明实施例的氢综合利用系统的电热输出控制方法,根据目标电能和燃料电池系统的性能参数确定燃料电池系统输出的目标电流,然后根据该目标电流调整进气流量,从而调整燃料电池系统的实际输出电能,使得燃料电池系统的实际输出电能随着用户的需求而变化,灵活性好,解决了现有技术中的氢综合利用系统的输出电热不会灵活变化,容易造成资源配置不合理的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的氢综合利用系统的示意图;
图2是根据本发明实施例的氢综合利用系统的电热输出控制方法的一个流程图;
图3是根据本发明实施例的氢综合利用系统的电热输出控制方法的另一个流程图;
图4是根据本发明实施例的氢综合利用系统的电热输出控制方法的逻辑图;
图5是根据本发明实施例的氢综合利用系统的电热输出装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供了一种氢综合利用系统的电热输出控制方法,应用于氢综合利用系统,其中,如图1所示,该氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,该供热回路安装在燃料电池系统的冷却回路中,图1中,SPE水电解制氢装置利用电力,将来自供水系统的纯水电解,在两端产出氢气与氧气(富含水),氢气通过冷凝与分水后进入储氢罐,氧气经过冷凝和分水可直接排空或收集为燃料电池或其它用氧单元提供氧气,通过换热器可回收分水与冷凝过程中水带出的热量,提高制氢过程整体能源转化效率。利用存储的氢气通过PEM燃料电池系统发电,冷却水从电堆(燃料电池系统)中带出的热量通过换热器交换到供热回路,实现热电联供。过程冷凝收集水和燃料电池阴极生成的水将直接补充回电解水的水箱,作为电解水原料,实现水的循环利用。
如图2所示,该电热输出控制方法包括:
步骤S101:获取燃料电池系统的目标电能;具体地,目标电能例如根据用户侧的用电需求确定。
步骤S102:根据该目标电能、燃料电池系统的性能参数确定燃料电池系统输出的目标电流;具体地,不同燃料电池系统的性能参数会有所不同,具体可参照各个电池系统的说明手册来确定,然后根据该目标电能和燃料电池系统的性能参数计算燃料电池系统输出的目标电流。
步骤S103:根据该目标电流调整燃料电池系统的进气流量,以调整燃料电池系统的实际输出电能。具体地,根据目标电流的比较结果调整燃料电池系统的进气流量,该进气流量包括空气进气流量和氢气进气流量,通过氢气路质量流量调节器调节氢气进气量,通过控制空气路空压机或鼓风机的转速或质量流量调节器调节空气路进气流量。燃料电池系统的进气流量影响燃料电池系统的实际输出电能,因此,调整燃料电池系统的进气流量即可调整燃料电池系统的实际输出电能。
通过上述步骤,首先获取燃料电池系统的目标电能,然后根据该目标电能、燃料电池系统的性能参数确定燃料电池系统输出的目标电流,根据该目标电流调整燃料电池系统的进气流量,从而调整燃料电池系统的实际输出电能,使得氢综合利用系统的燃料电池系统的实际输出电能根据用户需求的目标电能变化,灵活性好,解决了现有技术中的氢综合利用系统的输出电热不会灵活变化,容易造成资源配置不合理的问题。
具体地,在获取目标电流后,还可以通过电表等检测燃料电池系统输出的实际电流,将该实际电流与目标电流进行比较,得到比较结果,检测到的实际电流与需求的目标电流之间,可能存在一定差值,或者获得实际电流与目标电流的比值,然后根据比较结果对燃料电池的进气量进行微调,该进气量包括空气进气量及氢气进气量。
上述步骤S102涉及到根据该目标电能、燃料电池系统的性能参数确定燃料电池系统输出的目标电流,具体地,通过以下公式(1)计算目标电流:
公式(1)中,E表示燃料电池系统的单电池电压,单位为V,n表示燃料电池系统的单电池的个数,I表示电流,单位为A,P表示目标电能,单位为W;A、B表示具体燃料电池的常数参数,例如针对具体燃料电池不同,可参照各个电池说明手册,如巴拉德FCgen-1310电堆,A=-1.173,B=802.41。
上述步骤S104涉及到根据该比较结果调整燃料电池系统的进气流量,以调整燃料电池系统的实际输出电能,在一较佳实施方式中,燃料电池系统的进气流量是通过公式(2)计算得到的:
Qq=λ·C·I·n (2)
公式(2)中,Qq表示空气或氢气进气流量,单位为L/min;λ表示过量系数,与燃料电池系统相关,如对于氢气,巴拉德FCgen-1310电堆,取1.45-1.6,对于空气,巴拉德FCgen-1310电堆,取1.8-2;C包括C氢和C空,C氢=0.00069478L/min/A/cell,C空=0.0167L/min/A/cell;I表示电流,单位A;n表示燃料电池系统的单电池的个数。
根据公式(1)可计算得到目标电流,然后将该目标电流与检测到的实际电流进行比较,例如计算得到目标电流与实际电流之间的差值,然后将该差值电流代入公式(2)中,可计算得到燃料电池的进气流量调整量,以此增加氢气和空气的进气流量,以调整燃料电池系统的实际输出电能,使得该燃料电池系统的实际输出电能接近目标电能。此外,如果燃料电池系统对电流的增降速率有要求,需逐步设置目标电流,逐渐调节进气流量。考虑氢综合利用系统的寿命,燃料电池系统的电热输出有一定的调节范围,具体随着燃料电池的性能不同而不同,一般燃料电池的电能输出为30%-100%的额定功率即额定电能。
氢综合利用系统在调节氢气、空气进气流量,使得输出的电热满足输出需求时,还需要进行氢综合利用系统的水热管理,原因有以下两点:第一,需要保障燃料电池工作在合适的温度范围内,当燃料电池温度较低时,电池内部欧姆阻抗增大,各种极化现象增强,电池的输出性能降低;当电池温度过高时,会导致质子交换膜的含水量降低,膜电导率下降,电池输出性能降低,继续升高会降低质子交换膜的物理强度,造成膜穿孔现象,导致空气和氢气发生直接接触,可能发生爆炸危及工作人员生命安全。第二,燃料电池内部温度的分布对燃料电池输出性能也会有影响,当燃料电池冷却不充分时,电池局部温度可能超出正常范围,导致膜脱水甚至破裂,影响系统安全。而进出口温差反映燃料电池内部温度均匀化水平,由此可知,需要控制燃料电池系统的冷却水进口温度与出口温度的差值满足需求。
因此,在获取目标电流后,如图3所示,该氢综合利用系统的电热输出控制方法还包括:
步骤S1021:根据该目标电流获取燃料电池系统的冷却水流量的目标值;具体地,根据目标电流获取燃料电池系统的进出口温差目标值,该进出口温差目标值是通过以下公式(3)计算得到的:
公式(3)中,dT表示燃料电池系统的进出口温差目标值,单位为℃;I表示电流,单位为A。上述公式(3)为巴拉德FCgen-1310电堆的进出口温差目标值计算公式,对于不同的燃料电池系统,计算该温差的公式也会有所不同。
如图4所示,获得燃料电池系统的进出口温差的目标值后,控制器根据该目标电流和燃料电池系统的进出口温差目标值获取燃料电池系统的冷却水流量的目标值,该冷却水流量的目标值是通过以下公式(4)计算得到的:
公式(4)中,Qs表示冷却水流量;n表示燃料电池系统的单电池的个数;q表示单电池产生的热量;dT表示燃料电池系统的进出口温差;Cs=4186J/(Kg·K);Ea为常量1.45V;E表示燃料电池系统的单电池电压,单位为V;I表示电流,单位为A。
通过上述公式(4),计算得到燃料电池系统的冷却水流量的目标值。
步骤S1022:获取燃料电池系统的冷却水流量的实际值;具体可以通过流量检测计获取燃料电池系统的冷却水流量的实际值。
步骤S1023:根据该冷却水流量的目标值和该冷却水流量的实际值,调整燃料电池系统的进出口温差。具体地,将冷却水流量的实际值与冷却水流量的目标值进行比较,当冷却水流量的实际值小于冷却水流量的目标值时,增大冷却水流量,使燃料电池系统的进出口温差在预定范围内。冷却水流量的实际值与冷却水流量的目标值之间存在一定差值,当冷却水流量的实际值小于冷却水流量的目标值时,调节水泵转速或者比例阀或者其他流量调节机构控制冷却水流量,例如先将水泵的转速调至冷却水流量的目标值对应的目标转速,然后再根据冷却水流量的实际值与目标值之间的差值对冷却水流量进行微调,使得冷却水流量的实际值与目标值之间的差值在预定范围内,由于燃料电池系统的冷却水流量变化时,通过公式(4)可知,燃料电池系统的进出口温差也会随着燃料电池系统的冷却水流量变化,从而通过冷却水流量的调整可以控制燃料电池系统的进出口温差在预定范围内,同时,通过控制氢综合利用系统中的散热器或冷水机等其他冷却设备以调节进口水温,进口水温的范围根据燃料电池系统的不同一般在50℃-70℃。需要说明的是,图4中所示的循环水泵可以是比例阀等其他流量调节机构,散热器还可以是冷水机等其他冷却设备,本发明实施例不以此为限制。
通过上述步骤,通过得到的目标电流获取冷却水流量的目标值,然后再将冷却水流量的实际值与目标值进行比较,根据比较结果调整燃料电池系统的进出口温差,从而保证燃料电池系统内部的水热平衡。
燃料电池系统的供热回路的供热量与燃料电池系统的产热量有关,即在调节燃料电池系统输出的实际电流时,供热回路的供热总量也随之改变。具体地,根据燃料电池系统的进出口温差调整供热回路的供热量,该供热量是通过以下公式得到的:
Qr=e·Cs·Qs·dT (5)
公式(5)中,Qr表示供热回路的供热量;e表示供热回路中换热器的效率;Qs表示冷却水流量;Cs=4186J/(Kg·K);dT表示燃料电池系统的进出口温差。
当供热总量一定时,供热回路中换热器M的进口温度T2一定时,通过调节供热回路的供水循环水泵的转速快慢该变供水循环水泵的出口流量m2,从而改变换热器M的出口温度T1,具体通过以下公式(6)体现:
Qr=Cs·m2(T1-T2) (6)
公式(6)中,Cs=4186J/(Kg·K);m2表示供水循环水泵的出口流量;T1表示换热器M的出口温度;T2表示换热器M的进口温度。
本发明实施例的氢综合利用系统的电热输出控制方法,根据电能需求,计算燃料电池的需求进气流量,通过氢气路质量流量调节器调节氢气进气量,通过控制空气路空压机或鼓风机的转速或质量流量调节器调节空气路进气流量,并根据需求输出电流调节水泵转速或水路比例阀,控制冷却水的流量,进而控制燃料电池的进出口温差,并通过控制散热器或冷水机等其他冷却设备以调节进口水温,保障燃料电池内部的水热平衡,通过调节供热水路流量来满足热需求,改变电热输出,使得燃料电池系统的实际输出电热随着用户的需求而变化,灵活性好,解决了现有技术中的氢综合利用系统的输出电热不会灵活变化,容易造成资源配置不合理的问题。
本发明实施例还提供了一种氢综合利用系统的电热输出控制装置,该装置用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的,术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本发明实施例提供一种氢综合利用系统的电热输出控制装置,所述氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,所述供热回路安装在所述燃料电池系统的冷却回路中,如图5所示,所述电热输出控制装置包括:获取模块51,用于获取燃料电池系统的目标电能;第一处理模块52,用于根据该目标电能、燃料电池系统的性能参数确定所述燃料电池系统输出的目标电流;第二处理模块53,用于根据目标电流调整燃料电池系统的进气流量,以调整燃料电池系统的实际输出电能。
具体地,,氢综合利用系统的电热输出控制装置还包括:第三处理模块,该第三处理模块用于根据目标电流获取燃料电池系统的冷却水流量的目标值;获取燃料电池系统的冷却水流量的实际值;根据冷却水流量的目标值和冷却水流量的实际值,调整燃料电池系统的进出口温差。
在一具体实施方式中,所述第三处理模块还用于:根据目标电流获取燃料电池系统的进出口温差目标值;根据目标电流和燃料电池系统的进出口温差目标值获取燃料电池系统的冷却水流量的目标值。
在一具体实施方式中,所述第三处理模块还用于:将冷却水流量的实际值与冷却水流量的目标值进行比较;当冷却水流量的实际值小于冷却水流量的目标值时,增大冷却水流量,使燃料电池系统的进出口温差在预定范围内。
在一具体实施方式中,所述第三处理模块还用于:根据燃料电池系统的进出口温差调整供热回路的供热量。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同,在此不再赘述。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (15)
1.一种氢综合利用系统的电热输出控制方法,所述氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,所述供热回路安装在所述燃料电池系统的冷却回路中,其特征在于,所述电热输出控制方法包括:
获取所述燃料电池系统的目标电能;
根据所述目标电能、所述燃料电池系统的性能参数确定所述燃料电池系统输出的目标电流;
根据所述目标电流调整所述燃料电池系统的进气流量,以调整所述燃料电池系统的实际输出电能。
2.根据权利要求1所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,在获取目标电流的步骤之后,还包括:
根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值;
获取所述燃料电池系统的冷却水流量的实际值;
根据所述冷却水流量的目标值和所述冷却水流量的实际值,调整所述燃料电池系统的进出口温差。
3.根据权利要求2所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,所述根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值的步骤包括:
根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的进出口温差目标值;
根据所述目标电流和所述燃料电池系统的进出口温差目标值获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值。
4.根据权利要求3所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,所述根据所述冷却水流量的目标值和所述冷却水流量的实际值,调整所述燃料电池系统的进出口温差的步骤,包括:
将所述冷却水流量的实际值与所述冷却水流量的目标值进行比较;
当所述冷却水流量的实际值小于所述冷却水流量的目标值时,增大所述冷却水流量,使所述燃料电池系统的进出口温差在预定范围内。
5.根据权利要求2-4任一项所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,在所述调整所述燃料电池系统的进出口温差的步骤之后,还包括:
根据所述燃料电池系统的进出口温差调整所述供热回路的供热量。
6.根据权利要求1所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,所述目标电流是通过以下公式得到的:
其中,E表示燃料电池系统的单电池电压,单位为V,n表示燃料电池系统的单电池的个数,I表示电流,单位为A,P表示目标电能,单位为W;A、B表示具体燃料电池的常数参数。
7.根据权利要求1所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,所述燃料电池系统的进气流量是通过以下公式得到的:
Qq=λ·C·I·n
其中,Qq表示空气或氢气进气流量,单位为L/min;λ表示过量系数,与燃料电池系统相关;C包括C氢和C空,C氢=0.00069478L/min/A/cell,C空=0.0167L/min/A/cell;I表示电流,单位A;n表示燃料电池系统的单电池的个数。
8.根据权利要求3所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,所述燃料电池系统的进出口温差目标值是通过以下公式得到的:
dT=(A'·I+B')
其中,dT表示燃料电池系统的进出口温差目标值,单位为℃;A'、B'为燃料电池系统的性能参数,为常数;I表示电流,单位为A。
9.根据权利要求3所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值是通过以下公式得到的:
其中,Qs表示冷却水流量;n表示燃料电池系统的单电池的个数;q表示单电池产生的热量;dT表示燃料电池系统的进出口温差;Cs=4186J/(Kg·K);Ea为常量1.45V;E表示燃料电池系统的单电池电压,单位为V;I表示电流,单位为A。
10.根据权利要求5所述的氢综合利用系统的电热输出控制方法,其特征在于,所述供热回路的供热量是通过以下公式得到的:
Qr=e·Cs·Qs·dT
其中,Qr表示供热回路的供热量;e表示供热回路中换热器的效率;Cs=4186J/(Kg·K);Qs表示冷却水流量;dT表示燃料电池系统的进出口温差。
11.一种氢综合利用系统的电热输出控制装置,所述氢综合利用系统包括燃料电池系统及供热回路,所述供热回路安装在所述燃料电池系统的冷却回路中,其特征在于,所述电热输出控制装置包括:
获取模块,用于获取燃料电池系统的目标电能;
第一处理模块,用于根据所述目标电能、所述燃料电池系统的性能参数确定所述燃料电池系统输出的目标电流;
第二处理模块,用于根据所述目标电流调整所述燃料电池系统的进气流量,以调整所述燃料电池系统的实际输出电能。
12.根据权利要求11所述的氢综合利用系统的电热输出控制装置,其特征在于,还包括:第三处理模块,
所述第三处理模块用于根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值;获取所述燃料电池系统的冷却水流量的实际值;根据所述冷却水流量的目标值和所述冷却水流量的实际值,调整所述燃料电池系统的进出口温差。
13.根据权利要求12所述的氢综合利用系统的电热输出控制装置,其特征在于,所述第三处理模块还用于:根据所述目标电流获取所述燃料电池系统的进出口温差目标值;根据所述目标电流和所述燃料电池系统的进出口温差目标值获取所述燃料电池系统的冷却水流量的目标值。
14.根据权利要求13所述的氢综合利用系统的电热输出控制装置,其特征在于,所述第三处理模块还用于:将所述冷却水流量的实际值与所述冷却水流量的目标值进行比较;当所述冷却水流量的实际值小于所述冷却水流量的目标值时,增大所述冷却水流量,使所述燃料电池系统的进出口温差在预定范围内。
15.根据权利要求12-14任一项所述的氢综合利用系统的电热输出控制装置,其特征在于,所述第三处理模块还用于:根据所述燃料电池系统的进出口温差调整所述供热回路的供热量。
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