【技术实现步骤摘要】
本申请属于氢电热多能耦合，更具体地，涉及一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合方法及系统。
技术介绍
1、氢气作为一种清洁的二次能源，具有较高的热值，反应产物只有水，是风电或光伏发电与住宅负荷之间的理想介质。氢燃料电池是将氢的化学能直接转化为电能的电化学装置。然而，在电堆内的氢电转换过程中，几乎一半的氢化学能以热量的形式散失。因此，对燃料电池产生的余热回收进行回收，使其以热电联产的形式运行，是一种理想的用户侧能源供应方案。
2、电堆是燃料电池系统的主要产热部件，通常占系统总废热的90％以上，因此相关技术中大多关注电堆的废热回收。然而，燃料电池的部分辅助设备，以及电堆排出物均会产生部分废热。但是为这些小型热源建立独立的热回收系统在经济上是得不偿失的，导致这部分废热不能得到有效利用。
3、另外，单一的大型燃料电池在可靠性和耐久性方面存在不足，因此在工程上经常采用多机燃料电池系统进行协同作业。通过使用合理的多能耦合架构和能量管理方法，可以提高燃料电池系统的输出功率和电效率，降低燃料消耗。然而，在大多数氢电热多能耦合系统性能提升研究中，燃料电池仅有一个电堆，对多机燃料电池系统的功率分配和余热回收管理研究很少。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合方法及系统，旨在解决多机燃料电池系统的功率分配和余热回收管理。
2、第一方面，本申请实施例提供一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合方法，包括：
4、以用户侧电负荷为输入参考值，所有燃料电池电堆的实际输出功率之和为输入控制值，通过总模糊逻辑pid控制器输出所有燃料电池电堆的参考输出功率之和；
5、将所有燃料电池电堆的参考输出功率之和输入至效率最优功率分配模型，输出需要启动的燃料电池电堆数量和对应的参考输出功率；
6、以每个燃料电池电堆的参考输出功率和实际输出功率值分别作为输入参考值和输入控制值，通过燃料电池电堆对应电磁阀的分模糊逻辑pid控制器输出电堆气体流量，对所在管路的气体流量进行控制。
7、可选地，输出需要启动的燃料电池电堆数量和对应的参考输出功率，包括：
8、以不同的燃料电池电堆的输出功率相同为系统效率最优；
9、确定n+1个燃料电池电堆平均分配功率和n个燃料电池电堆功率平均分配情况下的功率效率曲线的交点对应的功率为wtn；
10、若wtn小于所有燃料电池电堆的参考输出功率之和，则确定n+2个燃料电池电堆平均分配功率和n+1个燃料电池电堆功率平均分配情况下的功率效率曲线的交点对应的功率wt(n+1)，并与所有燃料电池电堆的参考输出功率之和进行比较；
11、若wtn大于或等于所有燃料电池电堆的参考输出功率之和，则输出需要启动的燃料电池电堆数量为n，并以功率平均分配原则计算n个燃料电池电堆的参考输出功率。
12、可选地，该方法还包括；
13、比较当前时刻废热回收热量和用户侧热负荷的大小，以废热优先原则控制当前时刻氢气燃烧器是否工作以及热水储罐是否对外释放储热。
14、可选地，以废热优先原则控制当前时刻氢气燃烧器是否工作以及热水储罐是否对外释放储热，包括：
15、若废热回收热量大于或等于用户侧热负荷，则由废热回收热量单独供热，如有多余热量则存储在热水储罐中；
16、若废热回收热量小于用户侧热负荷，则判断热水储罐是否有储热，若有则通过热水储罐进行补充供热；
17、若热水储罐没有储热或储热不够，则通过氢气燃烧器工作进行补充供热。
18、可选地，废热回收热量包括热水储罐通过第二水泵向每个燃料电池电堆提供低于电堆出口温度的水带走的电堆废热，中冷器对高温空气进行冷却排出热水的热量，燃料电池电堆电化学反应产生的热水的热量。
19、可选地，所有燃料电池电堆的实际输出功率之和减去辅机功率，为系统的实际输出电功率。
20、第二方面，本申请实施例还提供一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合系统，包括：
21、多个并联连接的燃料电池电堆，空气压缩机，氢气压缩机，中冷器，氢气储罐，氢气混合罐和热水储罐；
22、在系统运行过程中，空气压缩机对通入的空气进行压缩，压缩后通过中冷器冷却至电堆入口温度，再通过空气电磁阀进入每个燃料电池电堆；常温水通过第一水泵进入中冷器，对高温空气进行冷却，升温后的水进入热水储罐；
23、氢气储罐被配置为储存新氢气，在氢气混合罐中与燃料电池电堆排出的未反应的氢气混合，再通过氢气电磁阀进入每个燃料电池电堆；
24、每个燃料电池电堆电化学反应产生的热水进入热水储罐，热水储罐通过第二水泵向每个燃料电池电堆提供低于电堆出口温度的水以带走电堆废热，升温后的水再次进入热水储罐。
25、可选地，系统还包括氢气燃烧器，氢气燃烧器和氢气储罐通过氢气电磁阀连接；
26、当热水储罐中的热水不足以供应用户侧的热负荷时，常温水通过第四水泵进入氢气燃烧器，氢气储罐中的氢气通过连接的氢气电磁阀进入氢气燃烧器中进行燃烧加热，加热后的高温水进入热水储罐以补充供热。
27、可选地，常温水通过第三水泵进入热水储罐降低热水储罐的温度，以使热水储罐通过第二水泵向每个燃料电池电堆提供的水低于电堆出口温度。
28、可选地，燃料电池电堆排出的未反应的空气用于预热氢气混合罐中的氢气；燃料电池电堆排出的未反应的氢气由氢气压缩机压缩后进入氢气混合罐。
29、第三方面，本申请实施例还提供一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合装置，包括：
30、采集模块，用于采集当前时刻系统中所有燃料电池电堆的实际输出功率之和，以及用户侧电负荷；
31、第一输出模块，用于以用户侧电负荷为输入参考值，所有燃料电池电堆的实际输出功率之和为输入控制值，通过总模糊逻辑pid控制器输出所有燃料电池电堆的参考输出功率之和；
32、第二输出模块，用于将所有燃料电池电堆的参考输出功率之和输入至效率最优功率分配模型，输出需要启动的燃料电池电堆数量和对应的参考输出功率；
33、第三输出模块，用于以每个燃料电池电堆的参考输出功率和实际输出功率值分别作为输入参考值和输入控制值，通过燃料电池电堆对应电磁阀的分模糊逻辑pid控制器输出电堆气体流量，对所在管路的气体流量进行控制，使得燃料电池电堆的实际输出功率跟随参考输出功率变化。
34、第四方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个存储器，用于存储程序；至少一个处理器，用于执行存储器存储的程序，当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。
35、第五方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述输出需要启动的燃料电池电堆数量和对应的参考输出功率，包括：
3.根据权利要求1所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述以废热优先原则控制当前时刻氢气燃烧器是否工作以及热水储罐是否对外释放储热，包括：
5.根据权利要求4所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述废热回收热量包括系统中热水储罐通过第二水泵向每个燃料电池电堆提供低于电堆出口温度的水带走的电堆废热，中冷器对高温空气进行冷却排出热水的热量，燃料电池电堆电化学反应产生的热水的热量。
6.根据权利要求1所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述所有燃料电池电堆的实际输出功率之和减去辅机功率，为系统的实际输出电功率。
7.一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合系统，其特征在于，用于如权利要求1至6任一项所述的氢电热多能耦合方法，所述系统包括：多个并联连接的燃料电
8.根据权利要求7所述的氢电热多能耦合系统，其特征在于，所述系统还包括氢气燃烧器，所述氢气燃烧器和所述氢气储罐通过氢气电磁阀连接；
9.根据权利要求7所述的氢电热多能耦合系统，其特征在于，常温水通过第三水泵进入所述热水储罐降低所述热水储罐的温度，以使所述热水储罐通过所述第二水泵向每个燃料电池电堆提供的水低于电堆出口温度。
10.根据权利要求7所述的氢电热多能耦合系统，其特征在于，燃料电池电堆排出的未反应的空气用于预热所述氢气混合罐中的氢气；燃料电池电堆排出的未反应的氢气由所述氢气压缩机压缩后进入所述氢气混合罐。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多机燃料电池的氢电热多能耦合方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述输出需要启动的燃料电池电堆数量和对应的参考输出功率，包括：
3.根据权利要求1所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述以废热优先原则控制当前时刻氢气燃烧器是否工作以及热水储罐是否对外释放储热，包括：
5.根据权利要求4所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述废热回收热量包括系统中热水储罐通过第二水泵向每个燃料电池电堆提供低于电堆出口温度的水带走的电堆废热，中冷器对高温空气进行冷却排出热水的热量，燃料电池电堆电化学反应产生的热水的热量。
6.根据权利要求1所述的氢电热多能耦合方法，其特征在于，所述所有燃料电池电堆的实际输出功率之和减去辅机功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：康慨，张云龙，孟辉，曹传胜，赵璐，程帅，郑开琦，施念，缪翼军，张驰，
申请(专利权)人：湖北省电力规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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