燃料電池輸出功率的控制方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種燃料電池輸出功率的控制方法和裝置。其中，燃料電池輸出功率的控制方法包括：控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電；以及控制燃料電池在第二時間內按照第二功率發電，第二時間的開始時刻為第一時間的結束時刻。通過本發明專利技術，解決了現有技術中燃料電池的能量利用率低的問題，進而達到了提高燃料電池的工作效率、延長燃料電池的使用壽命。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃料電池領域，具體而言，涉及一種燃料電池輸出功率的控制方法和>J-U ρ α裝直。
技術介紹
燃料電池是一種環境友好、高效、長壽命的發電裝置。以質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,簡稱PEMFC)為例,燃料氣體從陽極側進入,氫原子在陽極失去電子變成質子，質子穿過質子交換膜到達陰極，電子同時經由外部回路也到 達陰極，在陰極質子、電子與氧氣結合生成水。燃料電池采用非燃燒的方式將化學能轉化為電能，由于不受卡諾循環的限制其直接發電效率可高達45%。以電池堆為核心發電裝置，燃料電池系統集成了電源管理，熱管理等模塊，具有熱、電、水、氣統籌管理的特征。燃料電池系統產品從固定式電站，到移動式電源；從電動汽車，到航天飛船；從軍用裝備，到民用產品都有著廣泛的應用空間。燃料電池作為供電電源使用時，在穩定工況下才具有最佳的工作效率。但外界負載具有非連續性和非穩定性，同時又由于燃料電池的燃料供應屬于機械控制，對外界負載的變化響應速度慢，導致燃料電池的輸出功率變化緩慢，出現功率輸出特性偏軟，進而造成燃料電池的能量利用率降低、壽命縮短、使燃料電池難以處于最優狀態。針對在非連續性和非穩定性負載應用中燃料電池的能量利用率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于提供一種燃料電池輸出功率的控制方法和裝置，以解決現有技術中燃料電池的能量利用率低的問題。為了實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種燃料電池輸出功率的控制方法，包括控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電，其中，第一時間的時長大于第一預設時長，并且小于第一時長，第一時長為第一儲能功率增大或減小預設功率所用的時長，第一儲能功率為儲能單元在第一時間開始時刻的儲能功率，儲能單元為與燃料電池相連接的可充放電儲能單元；以及控制燃料電池在第二時間內按照第二功率發電，其中，第二時間大于第一預設時長，并且小于第二時長，第二時長為第二儲能功率增大或減小預設功率所用的時長，第二儲能功率為儲能單元在第二時間開始時刻的儲能功率，第二時間的開始時刻為第一時間的結束時刻。進一步地，在控制燃料電池在第二時間內按照第二功率發電之前，控制方法還包括通過以下方式確定第一時間的結束時刻按照預設采集周期從第一時間的開始時刻對負載單元的需求功率進行采集，其中，負載單元為與燃料電池和儲能單元均相連接的負載單元；計算采集到的需求功率的平均值，得到第一平均功率；比較第一平均功率與第三功率和第四功率的大小關系，其中，第三功率為第一功率的第一預設值倍，第四功率為第一功率的第二預設值倍，第一預設值大于第二預設值；在比較出第一平均值小于或等于第三功率并且大于或等于第四功率時，確定第一時刻為第一時間的結束時刻，其中，第一時間的開始時刻與第一時刻之間的時長為第一時長；以及在比較出第一平均值大于第三功率或者第一平均值小于第四功率時，確定第二時刻為第一時間的結束時刻，其中，第二時刻為比較出第一平均值大于第三功率或者第一平均值小于第四功率的時刻，并且第一時間的開始時刻與第二時刻之間的時長大于或等于第一預設時長。進一步地，第一預設值大于I，第二預設值小于I，并且第一預設值與I的差等于第二預設值與I的差。進一步地,燃料電池和儲能單元均還連接有負載單元,其中，通過以下方式確定第二功率獲取負載單元在第一時間內的平均功率，得到第二平均功率，其中，負載單元為與燃料電池和儲能單元均相連接的負載單元；獲取儲能單元在第一時間內的充電功率或放電功率；以及計算第二平均功率與充電功率的差值，得到第二功率，或計算第二平均功率與放電功率的和值，得到第二功率。 進一步地，控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電包括計算第一功率對 應的燃料供給量，得到第一供給量；以及按照第一供給量向燃料電池提供燃料供給，控制燃料電池在第二時間內按照第二功率發電包括計算第二功率對應的燃料供給量，得到第二供給量；以及按照第二供給量向燃料電池提供燃料供給。為了實現上述目的，根據本專利技術的另一方面，提供了一種燃料電池輸出功率的控制裝置，該控制裝置用于執行本專利技術上述內容所提供的任一種燃料電池輸出功率的控制方法。為了實現上述目的，根據本專利技術的另一方面，提供了一種燃料電池輸出功率的控制裝置，燃料電池連接有儲能單元，其中，控制裝置包括第一控制單元，用于控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電，其中，第一時間的時長大于第一預設時長，并且小于第一時長，第一時長為第一儲能功率增大或減小預設功率所用的時長，第一儲能功率為儲能單元在第一時間開始時刻的儲能功率；以及第二控制單元，用于控制燃料電池在第二時間內按照第二功率發電，其中，第二時間大于第一預設時長，并且小于第二時長，第二時長為第二儲能功率增大或減小預設功率所用的時長，第二儲能功率為儲能單元在第二時間開始時刻的儲能功率，第二時間的開始時刻為第一時間的結束時刻。進一步地，控制裝置還包括采集單元，用于按照預設采集周期從第一時間的開始時刻對負載單元的需求功率進行采集，其中，負載單元為與燃料電池和儲能單元均相連接的負載單元；計算單元，用于計算采集到的需求功率的平均值，得到第一平均功率；比較單元，用于比較第一平均功率與第三功率和第四功率的大小關系，其中，第三功率為第一功率的第一預設值倍，第四功率為第一功率的第二預設值倍，第一預設值大于第二預設值；第一確定單元，用于在比較出第一平均值小于或等于第三功率并且大于或等于第四功率時，確定第一時刻為第一時間的結束時刻，其中，第一時間的開始時刻與第一時刻之間的時長為第一時長；以及第二確定單元，用于在比較出第一平均值大于第三功率或者第一平均值小于第四功率時，確定第二時刻為第一時間的結束時刻，其中，第二時刻為比較出第一平均值大于第三功率或者第一平均值小于第四功率的時刻，并且第一時間的開始時刻與第二時刻之間的時長大于或等于第一預設時長。進一步地，燃料電池和儲能單元均還連接有負載單元，第二控制單元包括第一獲取子單元，用于獲取負載單元在第一時間內的平均功率，得到第二平均功率，其中，負載單元為與燃料電池和儲能單元均相連接的負載單元；第二獲取子單元，用于獲取儲能單元在第一時間內的充電功率或放電功率；以及第一計算子單元，用于計算第二平均功率與充電功率的差值，得到第二功率，或計算 第二平均功率與放電功率的和值，得到第二功率。進一步地，第一控制單元包括第二計算子單元，用于計算第一功率對應的燃料供給量，得到第一供給量；以及第一供給子單元，用于按照第一供給量向燃料電池提供燃料供給，第二控制單元包括第三計算子單元，用于計算第二功率對應的燃料供給量，得到第二供給量；以及第二供給子單元，用于按照第二供給量向燃料電池提供燃料供給。通過本專利技術，米用控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電，其中，第一時間的時長大于第一預設時長，并且小于第一時長，第一預設時長可以為根據燃料電池氣體供應方式、氣體流道和氣體流場等因素進行預先設定，第一時長為第一儲能功率增大或減小預設功率所用的時長，第一儲能功率為儲能單元在第一時間開始時刻的儲能功率，儲能單元為與燃料電池相連接的可充放電儲能單元；以及控制燃料電池在第二時間內按照第二功率發電，其中，第二時間大于第一預設時長，并且小于第二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃料電池輸出功率的控制方法，其特征在于，包括：控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電，其中，所述第一時間的時長大于第一預設時長，并且小于第一時長，所述第一時長為第一儲能功率增大或減小預設功率所用的時長，所述第一儲能功率為儲能單元在所述第一時間開始時刻的儲能功率，所述儲能單元為與所述燃料電池相連接的可充放電儲能單元；以及控制所述燃料電池在第二時間內按照第二功率發電，其中，所述第二時間大于所述第一預設時長，并且小于第二時長，所述第二時長為第二儲能功率增大或減小所述預設功率所用的時長，所述第二儲能功率為所述儲能單元在所述第二時間開始時刻的儲能功率，所述第二時間的開始時刻為所述第一時間的結束時刻。

【技術特征摘要】
1.一種燃料電池輸出功率的控制方法，其特征在于，包括 控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電，其中，所述第一時間的時長大于第一預設時長，并且小于第一時長，所述第一時長為第一儲能功率增大或減小預設功率所用的時長，所述第一儲能功率為儲能單元在所述第一時間開始時刻的儲能功率，所述儲能單元為與所述燃料電池相連接的可充放電儲能單元；以及控制所述燃料電池在第二時間內按照第二功率發電，其中，所述第二時間大于所述第一預設時長，并且小于第二時長，所述第二時長為第二儲能功率增大或減小所述預設功率所用的時長，所述第二儲能功率為所述儲能單元在所述第二時間開始時刻的儲能功率，所述第二時間的開始時刻為所述第一時間的結束時刻。2.根據權利要求I所述的控制方法，其特征在于，在控制所述燃料電池在第二時間內按照第二功率發電之前，所述控制方法還包括通過以下方式確定所述第一時間的結束時刻 按照預設采集周期從所述第一時間的開始時刻對負載單元的需求功率進行采集，其中，所述負載單元為與所述燃料電池和所述儲能單元均相連接的負載單元； 計算采集到的需求功率的平均值，得到第一平均功率； 比較所述第一平均功率與第三功率和第四功率的大小關系，其中，所述第三功率為所述第一功率的第一預設值倍，所述第四功率為所述第一功率的第二預設值倍，所述第一預設值大于所述第二預設值； 在比較出所述第一平均值小于或等于所述第三功率并且大于或等于所述第四功率時，確定第一時刻為所述第一時間的結束時刻，其中，所述第一時間的開始時刻與所述第一時刻之間的時長為所述第一時長；以及 在比較出所述第一平均值大于所述第三功率或者所述第一平均值小于所述第四功率時，確定第二時刻為所述第一時間的結束時刻，其中，所述第二時刻為比較出所述第一平均值大于所述第三功率或者所述第一平均值小于所述第四功率的時刻，并且所述第一時間的開始時刻與所述第二時刻之間的時長大于或等于所述第一預設時長。3.根據權利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第一預設值大于1，所述第二預設值小于1，并且所述第一預設值與I的差等于所述第二預設值與I的差。4.根據權利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述燃料電池和所述儲能單元均還連接有負載單元，其中，通過以下方式確定所述第二功率 獲取所述負載單元在所述第一時間內的平均功率，得到第二平均功率，其中，所述負載單元為與所述燃料電池和所述儲能單元均相連接的負載單元； 獲取所述儲能單元在所述第一時間內的充電功率或放電功率；以及 計算所述第二平均功率與所述充電功率的差值，得到所述第二功率，或 計算所述第二平均功率與所述放電功率的和值，得到所述第二功率。5.根據權利要求I所述的控制方法，其特征在于， 控制燃料電池在第一時間內按照第一功率發電包括 計算所述第一功率對應的燃料供給量，得到第一供給量；以及 按照所述第一供給量向所述燃料電池提供燃料供給， 控制所述燃料電池在第二時間內按照第二功率發電包括計算所述第二功率對應的燃料供給量，得到第二供給量；以及 按照所述第二供給量向所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高建龍，張偉明，高玉，陶詩涌，練勇，
申請(專利權)人：中國東方電氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：