CN117353383A - 燃料电池发电系统及电量调度方法、电量调度装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池发电系统及电量调度方法、电量调度装置，其中，所述方法包括：在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助子系统供电；在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率；根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。该方法基于燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

Description

燃料电池发电系统及电量调度方法、电量调度装置

技术领域

本发明涉及发电系统技术领域，尤其涉及一种燃料电池发电系统的电量调度方法、一种燃料电池发电系统的电量调度装置、一种燃料电池发电系统和一种计算机可读存储介质。

背景技术

燃料电池发电系统属于清洁能源发电范畴，具备无污染、效率高等优点。根据现阶段燃料电池发电系统特性，当发电系统孤网运行时，负载突变会导致交流母线瞬时电压升高或降低，并不能随负载的瞬时变化进行快速响应，此外，频繁的欠过压也会缩短用电设备寿命，甚至直接烧毁用电设备。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种燃料电池发电系统的电量调度方法，燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

本发明的第二个目的在于提出一种燃料电池发电系统的电量调度装置。

本发明的第三个目的在于提出一种燃料电池发电系统。

本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种燃料电池发电系统的电量调度方法，系统包括储能子系统和辅助子系统，其中，辅助子系统包括加热控制子系统、供热子系统和燃料电池子系统，方法包括：在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助系统供电；在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率；根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。

根据本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法，首先，在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助系统供电，并在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率，然后根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。由此，该方法基于燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

另外，根据本发明上述实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法，还可以具有如下的附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，在确定储能子系统的电量大于第一预设电量阈值，且供热子系统的水温大于预设温度阈值时，确定满足预设条件；在满足预设条件时，控制燃料电池子系统按照额定功率运行。

根据本发明的一个实施例，在控制燃料电池子系统按照额定功率运行时，方法还包括：检测并识别燃料电池子系统的输出功率大于或等于负载的需求功率与供热子系统的需求功率之和时，控制燃料电池子系统为负载供电，并控制燃料电池子系统为储能子系统充电。

根据本发明的一个实施例，检测并识别燃料电池子系统的输出功率小于负载的需求功率与加热控制子系统的需求功率之和时，方法还包括：控制储能子系统为负载供电；或者控制燃料电池子系统为负载供电，并降低供热子系统的需求功率。

根据本发明的一个实施例，在储能子系统的电量大于第一预设电量阈值，且供热子系统的水温大于或等于预设最大温度阈值时，控制燃料电池子系统处于待机状态，并控制储能子系统为负载供电。

根据本发明的一个实施例，同时满足以下条件时，确定系统满足正常启动条件：储能子系统的电量大于第二预设电量阈值；燃料电池子系统的电流转换模块的工作状态正常；加热控制子系统的正常工作。

根据本发明的一个实施例，在确定系统未满足正常启动条件时，控制燃料电池发电系统断电，并发出报警提醒。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种燃料电池发电系统的电量调度装置，系统包括储能子系统、加热控制子系统和辅助子系统，其中，辅助子系统包括供热子系统和燃料电池子系统，装置包括：控制模块，用于在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助子系统供电；监测模块，用于在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率；控制模块，还用于根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。

根据本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度装置，控制模块在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助系统供电，并通过在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率，控制模块根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。由此，该装置基于燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种燃料电池发电系统，包括储能子系统和辅助子系统，其中，辅助子系统包括加热控制子系统、供热子系统、燃料电池子系统、监测子系统和电能管理子系统，其中，加热控制子系统，用于给供热子系统提供热量；监测子系统，用于在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率；电能管理子系统，用于根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。

根据本发明实施例的燃料电池发电系统，通过加热控制子系统给供热子系统提供热量，通过监测子系统在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率，电能管理子系统根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。该燃料电池发电系统基于燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景，由此，该燃料电池发电系统可为独立供电区域供电，保证区域内用电安全，无需电网电能，采用绿色能源独立发电，对环境无污染，可提供稳定的热能及电能，燃料利用率高。

为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有燃料电池发电系统的电量调度程序，该燃料电池发电系统的电量调度程序被处理器执行时实现上述的燃料电池发电系统的电量调度方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，基于上述的燃料电池发电系统的电量调度方法，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的燃料电池发电系统拓扑图；

图3为根据本发明一个实施例的燃料电池发电系统的网络拓扑图；

图4为根据本发明一个具体实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法的流程图；

图5为根据本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度装置的方框示意图；

图6为根据本发明实施例的燃料电池发电系统的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例提出的燃料电池发电系统的电量调度方法、燃料电池发电系统的电量调度装置、燃料电池发电系统和计算机可读存储介质。

图1为根据本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法的流程图。

在本发明的一个实施例中，燃料电池发电系统包括储能子系统11和辅助子系统，其中，辅助子系统包括加热控制子系统12、供热子系统13和燃料电池子系统14。

以图2为例，该燃料电池发电系统包括燃储能子系统11、加热控制子系统12、供热子系统13、燃料电池子系统14、开关电源(DCDC)15、逆变器(DCAC)16、能量管理系统(EMS)17、负载18、以及监测装置1、监测装置2、监测装置3、监测装置4、监测装置5和监测装置6。其中，燃料电池子系统14包括燃料电池子系统控制器141、燃料电池子系统低压部件142、燃料电池子系统高压部件143，该燃料电池发电系统通过监测装置(1-6)检测负载侧、储能子系统侧、燃料电池子系统侧、加热控制子系统侧所需及消耗功率。能量管理系统(EMS)17通过对监测装置的实时功率采集数据对储能子系统11、加热控制子系统12、燃料电池子系统14的能量流向及能量流大小进行控制调节。

该燃料电池发电系统可为供热子系统13及负载18提供电能，通过能量管理系统(EMS)17确定能量需求，实现能量的稳定流动。例如，当负载18的需求瞬时变化，燃料电池子系统14无法提供瞬时的功率响应时，储能子系统11可消耗或输出负载18的瞬时变化所需的电能，当然也可为加热控制子系统12提供加热电能。加热控制子系统12自备两套加热系统即直流加热和交流加热，直流加热子系统可通过直流母线供电，加热控制子系统12的电源可为燃料电池子系统14或储能子系统11，交流加热子系统不仅可调整交流母线电压，起到一定的稳压作用，也可通过对交流加热子系统的功率调节应对负载18的突变，与储能子系统11提供一定的协同作用。

需要说明的是，上述监测装置可以为电流电压互感器、电能表等电器装置。上述逆变器可以为单级或双极，燃料电池子系统如满足单级逆变器电压输入范围，也可以不采用开关电源，具体可根据实际情况进行设定。

如图3所示，在该燃料电池发电系统能量调度中，燃料电池系统控制器141只负责对开关电源(DCDC)15和逆变器(DCAC)16进行控制，能量管理系统(EMS)17对监测装置(1-6)、储能子系统11进行数据采集，实时调整电能的流动。下面对该燃料电池发电系统的电量调度方法进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法，可包括以下步骤：

S1，在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助子系统供电；

S2，在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率；

S3，根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。

具体地，能量管理系统采集各监测装置数据，对燃料电池子系统、加热控制子系统、储能子系统、开关电源以及逆变器的状态进行获取，然后判断系统内各模块的当前状态是否正常，是否满足正常启动条件，若判定当前系统不满足正常启动条件，则发出报警信号，提示故障无法正常启动。若当前系统内各模块状态满足正常启动条件，则燃料电池发电系统启动，当能源管理系统接收到燃料电池子系统控制器启动请求后，能源管理系统下发请求指令给储能子系统，储能子系统输出直流电。储能子系统输出的直流电，一方面通过开关电源转换为直流低压电，给燃料电池子系统低压部件供电，燃料电池子系统低压部件上电；另一方面，通过逆变器转换为交流电输出至交流母线，通过交流母线输出至燃料电池子系统高压部件，燃料电池子系统高压部件上电，燃料电池子系统处于待机状态，等待能源管理系统下发请求指令。另外，当该阶段加热控制子系统采用交流电加热系统时，逆变器转换的交流电通过交流母线为负载、加热控制子系统供电，加热控制子系统控制供热子系统进行加热，即在系统启动前期仅通过储能子系统对燃料电池子系统低压部件、燃料电池子系统高压部件、加热控制子系统、供热子系统和负载供电，燃料电池子系统待机。

另外需要说明的是，上述加热控制子系统包括直流加热子系统和交流加热子系统，当采用交流加热子系统时可接收交流母线输入的交流电进行工作，通过监测装置5对该交流加热子系统进行实时功率获取，即获得当前供热子系统的需求功率；当采用直流加热子系统时，则加热控制子系统接收通过开关电源输出的直流电进行加热工作，通过监测装置4对直流加热子系统进行实时功率获取，由此获得当前供热子系统的需求功率。

当判定储能子系统的电量达到预设电量阈值，供热子系统的温度达到预设温度阈值时，确定储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件，启动燃料电池子系统，能源管理系统根据监测供热子系统的需求功率、燃料电池子系统的输出功率和负载的需求功率，对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，即能源管理系统通过对监测装置的实时功率采集数据对储能子系统、加热控制子系统、燃料电池子系统的能量流向及能量流大小进行控制调节，从而满足负载的瞬时变化，实现快速响应，当系统处于孤网运行环境下，也可根据负载变化对电能合理调度，保证用电设备的正常工作。其中，上述电量调度过程中还可对储能子系统的电量进行实时监测和判断，结合储能子系统的电量配合电量调度的进行。

需要说明的是，上述正常启动条件可根据实际情况进行设定，例如，系统内所有模块状态正常，或根据实际情况对需要检测的模块进行选定，此时正常启动条件为选定模块的状态正常。

在本发明的一个实施例中，同时满足以下条件时，确定系统满足正常启动条件：储能子系统的电量大于第二预设电量阈值；燃料电池子系统的电流转换模块的工作状态正常；加热控制子系统的正常工作。其中，第二预设电量阈值可根据实际情况进行设定。

根据本发明的一个实施例，在确定系统未满足正常启动条件时，控制燃料电池发电系统断电，并发出报警提醒。

具体地，电池管理系统采集各监测装置数据，对燃料电池子系统、加热控制子系统、储能子系统、开关电源以及逆变器的状态进行获取，然后判断当前储能子系统的存储电量是否超过预设电量阈值，若当前储能子系统的电量大于第二预设电量阈值，则判定当前储能子系统满足系统启动条件，否则判定储能系统不满足系统启动条件，发出报警信号，提示储能子系统电量不满足，无法正常启动。若储能子系统的电量大于第二预设电量阈值，满足系统启动条件后，对燃料电池子系统、开关电源、逆变器、加热控制子系统的状态进行判断，当确认各工作器件正常时，判定当前系统满足正常启动条件，否则，发出报警信号提示用户。

也就是说，在燃料电池发电系统的启动之前需要自检各部件状态，当储能子系统的电量大于预设电量阈值、燃料电池子系统以及开关电源、逆变器工作状态正常，以及加热控制子系统的正常工作时，确定燃料电池发电系统满足正常启动条件，然后控制储能子系统供电，燃料电池子系统待机。

若判断上述储能子系统的电量小于等于第二预设电量阈值，或燃料电池子系统以及开关电源、逆变器处于非正常工作状态，或加热控制子系统处于非正常状态时，发出报警信号，提示工作人员系统发生故障，无法正常启动。

根据本发明的一个实施例，对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，包括：在确定储能子系统的电量大于第一预设电量阈值，且供热子系统的水温大于预设温度阈值时，确定满足所述预设条件；在满足预设条件时，控制燃料电池子系统按照额定功率运行。其中，第一预设电量阈值和预设温度阈值可根据实际情况进行设定。

具体地，以第一预设电量阈值为储能子系统的额定电量的80％，预设温度阈值为35℃为例。当判断储能子系统的电量大于80％，且供热子系统的水温大于35℃时，控制燃料电池子系统按照额定功率进行工作，为负载和加热控制子系统进行供电。

当判断当前供热子系统的水温小于等于35℃时，继续通过储能子系统为加热控制子系统、供热子系统和燃料电池子系统供电，保持燃料电池子系统待机状态。

需要说明的是，在上述启动过程中，需保证储能子系统的电量满足系统启动条件，即在保证供热子系统的水温加热至35℃时，储能子系统内的电量仍满足第一预设电量阈值，否则报警提示故障无法启动。

根据本发明的一个实施例，在控制燃料电池子系统按照额定功率运行时，该燃料电池发电系统的电量调度方法还包括：检测并识别燃料电池子系统的输出功率大于或等于负载的需求功率与供热子系统的需求功率之和时，控制燃料电池子系统为负载供电，并控制燃料电池子系统为储能子系统充电。

也就是说，当燃料电池子系统按照额定功率运行后，能量管理系统通过监测装置3获取燃料电池子系统的输出功率Q1，通过监测装置1获取负载的需求功率Q2，通过监测装置4和或监测装置5获取供热子系统的需求功率Q3，将燃料电池子系统的输出功率Q1与负载的需求功率Q2和加热控制子系统的需求功率Q3的和相比较，若Q1>Q2+Q3，说明当前系统存在多余电能，会出现交流母线电压过高的情况，则控制储能子系统开启充电操作，通过储能子系统对燃料电池子系统输出的多余电能进行存储，从而稳定交流母线的电压。

需要说明的是，当燃料电池子系统按照额定功率运行后，在整个运行过程中，燃料电池子系统可通过能源管理系统进行输出功率的调节，实现燃料电池子系统的输出功率与负载需求功率和加热控制子系统需求功率的平衡。但由于燃料电池子系统的电化学反应较慢，当负载出现瞬时变化时，无法快速通过对燃料电池子系统的输出功率的调整作出反应，因此当能源管理器判断出现负载的瞬态变化时，通过控制储能子系统进行快速响应，以调节交流母线电压。上述实施例就是在瞬时出现负载的需求功率减小时，能源管理系统通过控制储能子系统对多余电量的存储，来稳定交流母线电压，从而避免交流母线电压的突变。同时在负载需求功率保持不变时，保持燃料电池子系统对负载的供能。

当负载瞬时出现功率增大时，根据本发明的一个实施例，检测并识别燃料电池子系统的输出功率小于负载的需求功率与加热控制子系统的需求功率之和时，方法还包括：控制储能子系统为负载供电；或者控制燃料电池子系统为负载供电，并降低供热子系统的需求功率。

具体地，若Q1<Q2+Q3，则判定当前燃料电池子系统的输出功能不能满足当前负载和加热控制子系统的需求，能量管理系统控制储能子系统执行放电操作，为负载供电，从而补充燃料电池子系统输出的电量差额，以保证燃料电池发电系统可输出负载的需求功能，保证负载的正常运行。

又或者，在判定当前燃料电池子系统的输出功能不能满足当前负载和加热控制子系统的需求，能量管理系统降低供热子系统的需求功率，以降低加热电池子系统分配给供热子系统的电量，增加燃料电池子系统输出给负载的电量，从而保证负载的正常运行。

也就是说，当Q1<Q2+Q3，判定当前燃料电池子系统的输出功能不能满足当前负载和供热子系统的需求时，首先保证负载的正常运行，满足负载需求功率的供给。其能量的调度方式可以为通过储能子系统进行电量补偿，也就是说，通过燃料电池子系统和储能子系统共同功能，提高燃料电池充电系统的总电能输出，保证负载的正常运行，或者在保持仅燃料电池子系统供电，燃料电池充电系统供给总电量不变的前提下，通过降低输送给加热控制子系统的电量分配，降低供热子系统的需求功率，以提高负载的电量分配的方式，保证负载的正常运行。

需要说明的是，上述电量分配过程中，储能子系统也可用于对加热控制子系统的供电，从而保证系统内的电能供给和电能需求保持稳定。

根据本发明的一个实施例，在储能子系统的电量大于第一预设电量阈值，且供热子系统的水温大于或等于预设最大温度阈值时，控制燃料电池子系统处于待机状态，并控制储能子系统为负载供电。其中，第一预设电量阈值和预设最大温度阈值可根据实际情况进行设定。

具体地，在燃料电池子系统的运行过程中，一方面燃料电池子系统发出的电能为负载和加热控制子系统供电，另一方面将多余的能量存储在储能子系统内。加热控制子系统通过燃料电池子系统供给的电能对供热子系统进行加热操作，随着加热操作的进行，供热子系统内的水温升高，通过温度传感器对供热子系统内的水温进行实时获取，当当前供电子系统的水温大于等于预设最大温度阈值T1，且储能子系统的电量达到第一预设电量阈值时，控制燃料电池子系统恢复待机状态，继续由储能子系统产生电能，为燃料电池子系统低压部件、燃料电池子系统高压部件、负载、加热控制子系统和供热子系统进行供电。

需要说明的是，上述预设最大温度阈值T1可以为用户的设定用水温度，也可基于系统安全进行温度设置。可以理解的是，随着储能子系统内的电量的增大，其充电速度也逐渐降低，当判断储能子系统内的电量已充到预设电量阈值时，说明当前储能子系统对电量的存储能力降低，无法达到对燃料电池子系统所产生的多余电量的充分存储，稳压效果减弱，同时也避免对储能子系统发生过充现象，因此，控制燃料电池子系统停止电化学反应产生电能，恢复至储能子系统为负载、加热控制子系统、供热子系统以及燃料电池子系统低压部件、燃料电池子系统高压部件的供电操作。

进一步地，作为本发明的一个实施例，假设，第一预设电量阈值为80％，第二预设电量阈值为85％，预设温度阈值为35℃，预设最大温度阈值T1为85℃，如图4所示，该燃料电池发电系统的电量调度方法，可包括以下步骤：

S101，能源管理系统进行信息采集。

S102，判断储能子系统的电量SOC是否大于85％。若是，执行步骤S103；若否，执行步骤S104。

S103，判断燃料电池子系统、DCDC、ACDC状态是否正常。若是，执行步骤S105；若否，执行步骤S104。

S104，发出报警提醒，系统故障无法正常启动。

S105，判断加热控制子系统是否正常。若是，执行步骤S106；若否，执行步骤S104。

S106，控制储能子系统为燃料电池子系统、加热控制子系统、供热子系统和负载供电，燃料电池子系统待机。

S107，判断储能系统的电量SOC是否大于80％。若是，执行步骤S108；若否，执行步骤S106。

S108，判断供热子系统的水温是否大于35℃。若是，执行步骤S109，若否，执行步骤S106。

S109，控制燃料电池子系统按照额定功率运行。

S110，判断燃料电池子系统发出的功率Q1是否大于等于负载的需求功率Q2与加热控制子系统的需求功率Q3之和。若是，执行步骤S111；若否，执行步骤S114。

S111，燃料电池子系统为负载和加热控制子系统供电的同时为储能子系统充电。

S112，判断储能系统的电量SOC是否大于预设电量阈值80％。若是，执行步骤S113；若否，执行步骤S109。

S113，判断供热子系统的水温是否大于等于预设最大温度阈值85℃。若是，执行步骤S106；若否，执行步骤S109。

S114，控制储能子系统为负载供电，或降低加热控制子系统的功率。

综上，该燃料电池发电系统的电量调度方法，一方面通过储能子系统弥补燃料电池子系统的电化学反应较慢的缺点，另一方面，在负载出现瞬时变化时，即出现升功率或降功率，交流母线出现欠压或过压时，通过储能子系统来主动控制，例如当出现负载功率上升时，储能子系统进行快速放电，进行电能补充；当负载功率瞬间下降时，储能子系统进行充电，对燃料电池子系统发出的多余电量进行存储。另外，该系统还可通过对加热控制子系统的控制来调节交流母线电压，以响应负载瞬态变化。例如，当检测到交流母线上的电压偏高时，控制加热控制子系统采用交流加热子系统，通过交流母线上的交流电对加热控制子系统进行供电，由此调节交流母线电压。加热控制子系统的交流加热和直流加热的电能分配可通过算法进行控制，以适应不同的系统需求，保证交流母线电压的稳定性。由此，该方法在负载出现功率瞬时变化时进行电量调度，实现发电功率与用电功率相匹配，快速达到功率平衡。该方法使系统在孤网运行环境下可根据负载变化对电能合理调度，保证用电设备的正常工作，同时可通过监测装置实时监测区域的用电及热数据，掌握一个或多个周期的用电、热情况，从而实现对电能和热能的合理转化，通过多种模式调节，提升燃料电池发电系统的电效率及热效率。

综上，根据本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法，首先，在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助系统供电，并在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率，然后根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。由此，该方法基于燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

对应上述实施例，本发明还提出了一种燃料电池发电系统的电量调度装置。

图5为本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度装置的方框示意图。

在本发明的一个实施例中，该燃料电池发电系统包括储能子系统和辅助子系统，其中，辅助子系统包括加热控制子系统、供热子系统和燃料电池子系统。

如图5所示，本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度装置包括：控制模块10和监测模块20。

其中，控制模块10用于在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助子系统供电。监测模块20用于在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率。控制模块10还用于根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。

根据本发明的一个实施例，控制模块10具体用于，在确定储能子系统的电量大于第一预设电量阈值，且供热子系统的水温大于预设温度阈值时，确定满足预设条件；在满足所述预设条件时，控制燃料电池子系统按照额定功率运行。

根据本发明的一个实施例，控制模块10在控制燃料电池子系统按照额定功率运行时，还用于：检测并识别燃料电池子系统的输出功率大于或等于负载的需求功率与供热子系统的需求功率之和时，控制燃料电池子系统为负载供电，并控制燃料电池子系统为储能子系统充电。

根据本发明的一个实施例，控制模块10检测并识别燃料电池子系统的输出功率小于负载的需求功率与加热控制子系统的需求功率之和时，还用于：控制储能子系统为负载供电；或者控制燃料电池子系统为负载供电，并降低供热子系统的需求功率。

根据本发明的一个实施例，控制模块10在储能子系统的电量大于第二预设电量阈值，且供热子系统的水温大于或等于预设最大温度阈值时，控制燃料电池子系统处于待机状态，并控制储能子系统为负载供电。

根据本发明的一个实施例，同时满足以下条件时，确定系统满足正常启动条件：储能子系统的电量大于预设电量阈值；燃料电池子系统的电流转换模块的工作状态正常；加热控制子系统的正常工作。

根据本发明的一个实施例，控制模块10在确定系统未满足正常启动条件时，控制燃料电池发电系统断电，并发出报警提醒。

需要说明的是，本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度装置中未披露的细节，请参照本发明上述实施例的燃料电池发电系统的电量调度方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的燃料电池发电系统的电量调度装置，控制模块在监测到系统满足正常启动条件时，控制储能子系统为辅助系统供电，并通过在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率，控制模块根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。由此，该装置基于燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

为达到上述目的，本发明还提出了一种燃料电池发电系统，

图6为根据本发明实施例的燃料电池发电系统的方框示意图。

如图6所示，本发明实施例的燃料电池发电系统可包括储能子系统11和辅助子系统，其中，辅助子系统包括加热控制子系统12、供热子系13、燃料电池子系统14、监测子系统19和电能管理子系统17。

其中，加热控制子系统12用于给供热子系统13提供热量。监测子系统19在储能子系统11的电量和供热子系统13的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统14的输出功率、负载18的需求功率和供热子系统13的需求功率。电能管理子系统17用于根据燃料电池子系统14的输出功率、负载18的需求功率和供热子系统13的需求功率对储能子系统11和燃料电池子系统14的电量进行调度。

根据本发明实施例的燃料电池发电系统，通过加热控制子系统给供热子系统提供热量，通过监测子系统在储能子系统的电量和供热子系统的温度满足预设条件时，获取燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率，电能管理子系统根据燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度。该燃料电池发电系统基于燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和供热子系统的需求功率对储能子系统和燃料电池子系统的电量进行调度，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景，由此，该燃料电池发电系统可为独立供电区域供电，保证区域内用电安全，无需电网电能，采用绿色能源独立发电，对环境无污染，可提供稳定的热能及电能，燃料利用率高。

对应上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质。

本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储有燃料电池发电系统的电量调度程序，该燃料电池发电系统的电量调度程序被处理器执行时实现上述的燃料电池发电系统的电量调度方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，基于上述的燃料电池发电系统的电量调度方法，保证系统电量可随负载的瞬时变化进行快速响应，丰富了系统的应用场景。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种燃料电池发电系统的电量调度方法，其特征在于，所述系统包括储能子系统和辅助子系统，其中，所述辅助子系统包括加热控制子系统、供热子系统和燃料电池子系统，所述方法包括：

在监测到所述系统满足正常启动条件时，控制所述储能子系统为所述辅助子系统供电；

在所述储能子系统的电量和所述供热子系统的温度满足预设条件时，获取所述燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和所述供热子系统的需求功率；

根据所述燃料电池子系统的输出功率、所述负载的需求功率和所述供热子系统的需求功率对所述储能子系统和所述燃料电池子系统的电量进行调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述储能子系统的电量大于第一预设电量阈值，且所述供热子系统的水温大于预设温度阈值时，确定满足所述预设条件；

在满足所述预设条件时，控制所述燃料电池子系统按照额定功率运行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在控制所述燃料电池子系统按照额定功率运行时，所述方法还包括：

检测并识别所述燃料电池子系统的输出功率大于或等于所述负载的需求功率与所述供热子系统的需求功率之和时，控制所述燃料电池子系统为所述负载供电，并控制所述燃料电池子系统为所述储能子系统充电。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，检测并识别所述燃料电池子系统的输出功率小于所述负载的需求功率与所述加热控制子系统的需求功率之和时，所述方法还包括：

控制所述储能子系统为所述负载供电；或者

控制所述燃料电池子系统为所述负载供电，并降低所述供热子系统的需求功率。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述储能子系统的电量大于所述第一预设电量阈值，且所述供热子系统的水温大于或等于预设最大温度阈值时，控制所述燃料电池子系统处于待机状态，并控制所述储能子系统为所述负载供电。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同时满足以下条件时，确定所述系统满足正常启动条件：

所述储能子系统的电量大于第二预设电量阈值；

所述燃料电池子系统的电流转换模块的工作状态正常；

所述加热控制子系统的正常工作。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述系统未满足正常启动条件时，控制所述燃料电池发电系统断电，并发出报警提醒。

8.一种燃料电池发电系统的电量调度装置，其特征在于，所述系统包括储能子系统和辅助子系统，其中，所述辅助子系统包括加热控制子系统、供热子系统和燃料电池子系统，所述装置包括：

控制模块，用于在监测到所述系统满足正常启动条件时，控制所述储能子系统为所述辅助子系统供电；

监测模块，用于在所述储能子系统的电量和所述供热子系统的温度满足预设条件时，获取所述燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和所述供热子系统的需求功率；

所述控制模块，还用于根据所述燃料电池子系统的输出功率、所述负载的需求功率和所述供热子系统的需求功率对所述储能子系统和所述燃料电池子系统的电量进行调度。

9.一种燃料电池发电系统，其特征在于，包括储能子系统和辅助子系统，其中，所述辅助子系统包括加热控制子系统、供热子系统、燃料电池子系统、监测子系统和电能管理子系统，其中，

所述加热控制子系统，用于给所述供热子系统提供热量；

所述监测子系统，用于在所述储能子系统的电量和所述供热子系统的温度满足预设条件时，获取所述燃料电池子系统的输出功率、负载的需求功率和所述供热子系统的需求功率；；

所述电能管理子系统，用于根据所述燃料电池子系统的输出功率、所述负载的需求功率和所述供热子系统的需求功率对所述储能子系统和所述燃料电池子系统的电量进行调度。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有燃料电池发电系统的电量调度程序，该燃料电池发电系统的电量调度程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的燃料电池发电系统的电量调度方法。