本发明专利技术公开了一种含固体氧化物燃料电池的微电网及并网运行方法。该微电网包括固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、控制器、交流并网开关、直流母线、功率变换器，固体氧化物燃料电池发电系统包括甲醇水溶液储罐、重整室、固体氧化物燃料电池、加热及动力辅助器件、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第一直流并网开关；控制器用于获取固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、直流母线、大电网数据，用于控制固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、交流并网开关、功率变换器工作。本发明专利技术在系统启动时，通过合理的能量调度方法，实现微电网的自热启动以及并网操作，在并网后，根据大电网状态对微电网内部电能潮流进行自动管理、自动孤岛保护。动孤岛保护。动孤岛保护。
【技术实现步骤摘要】
一种含固体氧化物燃料电池的微电网及并网运行方法
[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种含固体氧化物燃料电池的微电网及并网运行方法。
技术介绍
[0002]微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置有机整合在一起的小型发配电系统，即可与大电网联网运行，也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行，是调整能源结构，实现能源可持续发展的重要手段。作为一种更加灵活、友好的新型电力系统结构，微电网迫切需要寻找具有环保高效特点的发电源。
[0003]燃料电池作为一种清洁高效的能量转换装置，在微电网领域极具应用前景。根据电解质的不同，燃料电池可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)以及固体氧化物燃料电池(SOFC)。其中，固体氧化物燃料电池是目前发电效率最高的燃料电池技术，具有燃料适用性广、余热品质高、维护费用低、模块化组装等特点，将成为微电网中电源的重要选择之一。
[0004]目前有关燃料电池微电网的控制研究主要集中于质子交换膜燃料电池，且内容大多集中于电能的调度、管理、优化、配置方面。然而，固体氧化物燃料电池需要构建供气、高温环境，才能够实现对外供电，具备负荷与电源双重特性，同时工作过程中涉及电、流、热多变量耦合影响，传统的微电网并网运行控制方法难以适用于该领域。
技术实现思路
[0005]本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种含固体氧化物燃料电池的微电网及并网运行方法，其在系统启动过程中，综合考虑了固体氧化物燃料电池的负荷特性，通过合理的能量调度方法，满足了固体氧化物燃料电池的自热启动以及并网操作，同时在并网完成后，可根据大电网状态对微电网内部电能潮流进行智能化管理以及自动孤岛保护，更有利于保证微电网的安全性以及配电网的稳定状态。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术的一种含固体氧化物燃料电池的微电网，包括固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、控制器、交流并网开关、直流母线、功率变换器，所述固体氧化物燃料电池发电系统包括甲醇水溶液储罐、重整室、固体氧化物燃料电池、加热及动力辅助器件、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、第一直流并网开关，所述甲醇水溶液储罐的出液口通过连接管路与重整室的进液口连接，所述重整室的出气口通过连接管路与固体氧化物燃料电池的进气口连接，所述固体氧化物燃料电池依次通过第一DC/DC变换器、第一直流并网开关与直流母线电连接，所述加热及动力辅助器件通过第二DC/DC变换器与直流母线电连接，所述储能系统与直流母线电连接，所述功率变换器的直流侧通过交流并网开关与直流母线电连接，所述功率变换器的交流侧与大电网电连接，所述加热及动力辅助器件用于给固体氧化物燃料电池提供热量、给重整室提供热量、给重整室提供抽液输气动力；
[0008]所述控制器用于获取固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、直流母线、大电网数据，用于控制固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、交流并网开关、功率变换器工作。
[0009]在本方案中，控制器实时获取大电网、直流母线、固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统的电、热、流数据，并根据获取的数据调控固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统的工作模式、交流并网开关、功率变换器的工作模式，从而完成微电网与大电网的并网/离网操作。
[0010]作为优选，所述加热及动力辅助器件包括用于将甲醇水溶液储罐中的甲醇水溶液抽入重整室的抽液泵、用于将重整室的重整气输出到固体氧化物燃料电池的输气泵、用于给重整室加热的第一加热模块、用于给固体氧化物燃料电池加热的第二加热模块。
[0011]作为优选，所述储能系统包括储能电池、电池管理系统、第三DC/DC变换器、第二直流并网开关，所述储能电池依次通过电池管理系统、第三DC/DC变换器、第二直流并网开关与直流母线电连接。
[0012]本专利技术的一种含固体氧化物燃料电池的微电网的并网运行方法，用于上述的一种含固体氧化物燃料电池的微电网，包括以下步骤：
[0013]S1：控制器实时监控储能电池荷电状态，当储能电池的SOC值＜设定值A时，接通外置充电器对储能电池进行充电，直至储能电池的SOC值达到设定值A后停止充电；当储能电池的SOC值≥设定值A时，闭合第二直流并网开关，调节第三DC/DC变换器为恒压工作模式，构建直流母线电压；
[0014]S2：启动固体氧化物燃料电池发电系统，使固体氧化物燃料电池发电系统具备对外供电能力；
[0015]S3：调节第一DC/DC变换器为恒流工作模式，当第一DC/DC变换器的高压侧电压达到设定值B后，闭合第一直流并网开关；
[0016]S4：调节功率变换器为直流侧稳压工作模式，监测微电网与大电网是否满足同期条件，如果满足，则闭合交流并网开关，完成微电网与大电网的并网操作；
[0017]S5：当储能电池的SOC值＜设定值A时，调节第三DC/DC变换器为低压侧恒流工作模式，对储能电池进行充电，当储能电池的SOC值≥设定值A时，调节第三DC/DC变换器为空闲模式。
[0018]作为优选，所述步骤S2包括以下步骤：控制加热及动力辅助器件工作，使重整室温度达到设定值C1、固体氧化物燃料电池温度达到设定值C2、重整室的甲醇溶液进液流量达到设定值C3、重整室的重整气出气流量达到设定值C4，使固体氧化物燃料电池发电系统具备对外供电能力。
[0019]启动时，控制器先判断储能电池的SOC值，如果SOC值小于设定值A则先通过外置充电器对储能电池进行充电，直到SOC值达到设定值A才将储能电池接入直流母线给固体氧化物燃料电池发电系统供电；
[0020]固体氧化物燃料电池发电系统得电后，加热及动力辅助器件工作，抽液泵将甲醇水溶液储罐中的甲醇水溶液抽入重整室，输气泵将重整室的重整气输出到固体氧化物燃料电池的，第一加热模块给重整室加热，第二加热模块给固体氧化物燃料电池加热，当重整室温度达到设定值C、固体氧化物燃料电池温度达到设定值C2、甲醇水溶液抽入流量达到设定值C3、重整气输出流量达到设定值C4时，固体氧化物燃料电池发电系统具备对外供电能力，
这时候调节第一DC/DC变换器为恒流工作模式，当第一DC/DC变换器的高压侧电压达到设定值B后，闭合第一直流并网开关，将固体氧化物燃料电池发电系统接入直流母线；
[0021]固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统都接入直流母线后，调节功率变换器为直流侧稳压工作模式，当微电网与大电网满足同期条件时，闭合交流并网开关，将微电网接入大电网，完成并网操作，并网之后，如果储能电池的SOC值小于设定值A，则对储能电池进行充电，直到SOC值达到设定值A才停止充电。A为0.2～0.5，B为300～500V，C1为200～250度，C2为600～650度，C3为3～5毫升/分钟，C4为1～2升/分钟。
[0022]作为优选，所述一种含固体氧化物燃料电池的微电网的并网运行方法还包括以下步骤：本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含固体氧化物燃料电池的微电网，其特征在于，包括固体氧化物燃料电池发电系统(1)、储能系统(2)、控制器(3)、交流并网开关(4)、直流母线(5)、功率变换器(6)，所述固体氧化物燃料电池发电系统(1)包括甲醇水溶液储罐(7)、重整室(8)、固体氧化物燃料电池(9)、加热及动力辅助器件(10)、第一DC/DC变换器(11)、第二DC/DC变换器(12)、第一直流并网开关(13)，所述甲醇水溶液储罐(7)的出液口通过连接管路与重整室(8)的进液口连接，所述重整室(8)的出气口通过连接管路与固体氧化物燃料电池(9)的进气口连接，所述固体氧化物燃料电池(9)依次通过第一DC/DC变换器(11)、第一直流并网开关(13)与直流母线(5)电连接，所述加热及动力辅助器件(10)通过第二DC/DC变换器(12)与直流母线(5)电连接，所述储能系统(2)与直流母线(5)电连接，所述功率变换器(6)的直流侧通过交流并网开关(4)与直流母线(5)电连接，所述功率变换器(6)的交流侧与大电网电连接，所述加热及动力辅助器件(10)用于给固体氧化物燃料电池提供热量、给重整室提供热量、给重整室提供抽液输气动力；所述控制器(3)用于获取固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、直流母线、大电网数据，用于控制固体氧化物燃料电池发电系统、储能系统、交流并网开关、功率变换器工作。2.根据权利要求1所述的一种含固体氧化物燃料电池的微电网，其特征在于，所述加热及动力辅助器件(10)包括用于将甲醇水溶液储罐中的甲醇水溶液抽入重整室的抽液泵、用于将重整室的重整气输出到固体氧化物燃料电池的输气泵、用于给重整室加热的第一加热模块、用于给固体氧化物燃料电池加热的第二加热模块。3.根据权利要求1或2所述的一种含固体氧化物燃料电池的微电网，其特征在于，所述储能系统(2)包括储能电池(14)、电池管理系统(15)、第三DC/DC变换器(16)、第二直流并网开关(17)，所述储能电池(14)依次通过电池管理系统(15)、第三DC/DC变换器(16)、第二直流并网开关(17)与直流母线(5)电连接。4.一种含固体氧化物燃料电池的微电网的并网运行方法，用于权利要求3所述的一种含固体氧化物燃料电池的微电网，其特征在于，包括以下步骤：S1：控制器...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵崇智，黄慧红，黄青丹，王婷延，宋浩永，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：
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