燃料电池输出功率的控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种燃料电池输出功率的控制方法和装置。其中，燃料电池输出功率的控制方法包括：控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电；以及控制燃料电池在第二时间内按照第二功率发电，第二时间的开始时刻为第一时间的结束时刻。通过本发明专利技术，解决了现有技术中燃料电池的能量利用率低的问题，进而达到了提高燃料电池的工作效率、延长燃料电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池输出功率的控制方法和>J-U ρ α装直。
技术介绍
燃料电池是一种环境友好、高效、长寿命的发电装置。以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)为例,燃料气体从阳极侧进入,氢原子在阳极失去电子变成质子，质子穿过质子交换膜到达阴极，电子同时经由外部回路也到 达阴极，在阴极质子、电子与氧气结合生成水。燃料电池采用非燃烧的方式将化学能转化为电能，由于不受卡诺循环的限制其直接发电效率可高达45%。以电池堆为核心发电装置，燃料电池系统集成了电源管理，热管理等模块，具有热、电、水、气统筹管理的特征。燃料电池系统产品从固定式电站，到移动式电源；从电动汽车，到航天飞船；从军用装备，到民用产品都有着广泛的应用空间。燃料电池作为供电电源使用时，在稳定工况下才具有最佳的工作效率。但外界负载具有非连续性和非稳定性，同时又由于燃料电池的燃料供应属于机械控制，对外界负载的变化响应速度慢，导致燃料电池的输出功率变化缓慢，出现功率输出特性偏软，进而造成燃料电池的能量利用率降低、寿命缩短、使燃料电池难以处于最优状态。针对在非连续性和非稳定性负载应用中燃料电池的能量利用率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种燃料电池输出功率的控制方法和装置，以解决现有技术中燃料电池的能量利用率低的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种燃料电池输出功率的控制方法，包括控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电，其中，第一时间的时长大于第一预设时长，并且小于第一时长，第一时长为第一储能功率增大或减小预设功率所用的时长，第一储能功率为储能单元在第一时间开始时刻的储能功率，储能单元为与燃料电池相连接的可充放电储能单元；以及控制燃料电池在第二时间内按照第二功率发电，其中，第二时间大于第一预设时长，并且小于第二时长，第二时长为第二储能功率增大或减小预设功率所用的时长，第二储能功率为储能单元在第二时间开始时刻的储能功率，第二时间的开始时刻为第一时间的结束时刻。进一步地，在控制燃料电池在第二时间内按照第二功率发电之前，控制方法还包括通过以下方式确定第一时间的结束时刻按照预设采集周期从第一时间的开始时刻对负载单元的需求功率进行采集，其中，负载单元为与燃料电池和储能单元均相连接的负载单元；计算采集到的需求功率的平均值，得到第一平均功率；比较第一平均功率与第三功率和第四功率的大小关系，其中，第三功率为第一功率的第一预设值倍，第四功率为第一功率的第二预设值倍，第一预设值大于第二预设值；在比较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时，确定第一时刻为第一时间的结束时刻，其中，第一时间的开始时刻与第一时刻之间的时长为第一时长；以及在比较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时，确定第二时刻为第一时间的结束时刻，其中，第二时刻为比较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时刻，并且第一时间的开始时刻与第二时刻之间的时长大于或等于第一预设时长。进一步地，第一预设值大于I，第二预设值小于I，并且第一预设值与I的差等于第二预设值与I的差。进一步地,燃料电池和储能单元均还连接有负载单元,其中，通过以下方式确定第二功率获取负载单元在第一时间内的平均功率，得到第二平均功率，其中，负载单元为与燃料电池和储能单元均相连接的负载单元；获取储能单元在第一时间内的充电功率或放电功率；以及计算第二平均功率与充电功率的差值，得到第二功率，或计算第二平均功率与放电功率的和值，得到第二功率。 进一步地，控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电包括计算第一功率对 应的燃料供给量，得到第一供给量；以及按照第一供给量向燃料电池提供燃料供给，控制燃料电池在第二时间内按照第二功率发电包括计算第二功率对应的燃料供给量，得到第二供给量；以及按照第二供给量向燃料电池提供燃料供给。为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供了一种燃料电池输出功率的控制装置，该控制装置用于执行本专利技术上述内容所提供的任一种燃料电池输出功率的控制方法。为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供了一种燃料电池输出功率的控制装置，燃料电池连接有储能单元，其中，控制装置包括第一控制单元，用于控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电，其中，第一时间的时长大于第一预设时长，并且小于第一时长，第一时长为第一储能功率增大或减小预设功率所用的时长，第一储能功率为储能单元在第一时间开始时刻的储能功率；以及第二控制单元，用于控制燃料电池在第二时间内按照第二功率发电，其中，第二时间大于第一预设时长，并且小于第二时长，第二时长为第二储能功率增大或减小预设功率所用的时长，第二储能功率为储能单元在第二时间开始时刻的储能功率，第二时间的开始时刻为第一时间的结束时刻。进一步地，控制装置还包括采集单元，用于按照预设采集周期从第一时间的开始时刻对负载单元的需求功率进行采集，其中，负载单元为与燃料电池和储能单元均相连接的负载单元；计算单元，用于计算采集到的需求功率的平均值，得到第一平均功率；比较单元，用于比较第一平均功率与第三功率和第四功率的大小关系，其中，第三功率为第一功率的第一预设值倍，第四功率为第一功率的第二预设值倍，第一预设值大于第二预设值；第一确定单元，用于在比较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时，确定第一时刻为第一时间的结束时刻，其中，第一时间的开始时刻与第一时刻之间的时长为第一时长；以及第二确定单元，用于在比较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时，确定第二时刻为第一时间的结束时刻，其中，第二时刻为比较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时刻，并且第一时间的开始时刻与第二时刻之间的时长大于或等于第一预设时长。进一步地，燃料电池和储能单元均还连接有负载单元，第二控制单元包括第一获取子单元，用于获取负载单元在第一时间内的平均功率，得到第二平均功率，其中，负载单元为与燃料电池和储能单元均相连接的负载单元；第二获取子单元，用于获取储能单元在第一时间内的充电功率或放电功率；以及第一计算子单元，用于计算第二平均功率与充电功率的差值，得到第二功率，或计算 第二平均功率与放电功率的和值，得到第二功率。进一步地，第一控制单元包括第二计算子单元，用于计算第一功率对应的燃料供给量，得到第一供给量；以及第一供给子单元，用于按照第一供给量向燃料电池提供燃料供给，第二控制单元包括第三计算子单元，用于计算第二功率对应的燃料供给量，得到第二供给量；以及第二供给子单元，用于按照第二供给量向燃料电池提供燃料供给。通过本专利技术，米用控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电，其中，第一时间的时长大于第一预设时长，并且小于第一时长，第一预设时长可以为根据燃料电池气体供应方式、气体流道和气体流场等因素进行预先设定，第一时长为第一储能功率增大或减小预设功率所用的时长，第一储能功率为储能单元在第一时间开始时刻的储能功率，储能单元为与燃料电池相连接的可充放电储能单元；以及控制燃料电池在第二时间内按照第二功率发电，其中，第二时间大于第一预设时长，并且小于第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池输出功率的控制方法，其特征在于，包括：控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电，其中，所述第一时间的时长大于第一预设时长，并且小于第一时长，所述第一时长为第一储能功率增大或减小预设功率所用的时长，所述第一储能功率为储能单元在所述第一时间开始时刻的储能功率，所述储能单元为与所述燃料电池相连接的可充放电储能单元；以及控制所述燃料电池在第二时间内按照第二功率发电，其中，所述第二时间大于所述第一预设时长，并且小于第二时长，所述第二时长为第二储能功率增大或减小所述预设功率所用的时长，所述第二储能功率为所述储能单元在所述第二时间开始时刻的储能功率，所述第二时间的开始时刻为所述第一时间的结束时刻。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池输出功率的控制方法，其特征在于，包括 控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电，其中，所述第一时间的时长大于第一预设时长，并且小于第一时长，所述第一时长为第一储能功率增大或减小预设功率所用的时长，所述第一储能功率为储能单元在所述第一时间开始时刻的储能功率，所述储能单元为与所述燃料电池相连接的可充放电储能单元；以及控制所述燃料电池在第二时间内按照第二功率发电，其中，所述第二时间大于所述第一预设时长，并且小于第二时长，所述第二时长为第二储能功率增大或减小所述预设功率所用的时长，所述第二储能功率为所述储能单元在所述第二时间开始时刻的储能功率，所述第二时间的开始时刻为所述第一时间的结束时刻。2.根据权利要求I所述的控制方法，其特征在于，在控制所述燃料电池在第二时间内按照第二功率发电之前，所述控制方法还包括通过以下方式确定所述第一时间的结束时刻 按照预设采集周期从所述第一时间的开始时刻对负载单元的需求功率进行采集，其中，所述负载单元为与所述燃料电池和所述储能单元均相连接的负载单元； 计算采集到的需求功率的平均值，得到第一平均功率； 比较所述第一平均功率与第三功率和第四功率的大小关系，其中，所述第三功率为所述第一功率的第一预设值倍，所述第四功率为所述第一功率的第二预设值倍，所述第一预设值大于所述第二预设值； 在比较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时，确定第一时刻为所述第一时间的结束时刻，其中，所述第一时间的开始时刻与所述第一时刻之间的时长为所述第一时长；以及 在比较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时，确定第二时刻为所述第一时间的结束时刻，其中，所述第二时刻为比较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时刻，并且所述第一时间的开始时刻与所述第二时刻之间的时长大于或等于所述第一预设时长。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第一预设值大于1，所述第二预设值小于1，并且所述第一预设值与I的差等于所述第二预设值与I的差。4.根据权利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述燃料电池和所述储能单元均还连接有负载单元，其中，通过以下方式确定所述第二功率 获取所述负载单元在所述第一时间内的平均功率，得到第二平均功率，其中，所述负载单元为与所述燃料电池和所述储能单元均相连接的负载单元； 获取所述储能单元在所述第一时间内的充电功率或放电功率；以及 计算所述第二平均功率与所述充电功率的差值，得到所述第二功率，或 计算所述第二平均功率与所述放电功率的和值，得到所述第二功率。5.根据权利要求I所述的控制方法，其特征在于， 控制燃料电池在第一时间内按照第一功率发电包括 计算所述第一功率对应的燃料供给量，得到第一供给量；以及 按照所述第一供给量向所述燃料电池提供燃料供给， 控制所述燃料电池在第二时间内按照第二功率发电包括计算所述第二功率对应的燃料供给量，得到第二供给量；以及 按照所述第二供给量向所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建龙，张伟明，高玉，陶诗涌，练勇，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：