[发明专利]燃料电池热电联产系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池热电联产系统，更具体地，涉及一种消除燃料电池的生产电力与用户的负载电力之间的电力失衡，从而具有经济性的燃料电池热电联产系统及其控制方法。

背景技术

例如，燃料电池使用碳氢类发电原料(LNG, LPG等)在燃料处理装置中置换成富氢重整气后，将重整气与空气中的氧气一同供给到燃料电池堆，进而通过电化学反应生产直流电，且利用电力转换器将所述直流电转换为交流电，对电力生产过程中产生的热进行回收并存储于贮热槽的水中。

韩国专利第0661920号公开了一种可根据负载进行运转的燃料电池系统。所述燃料电池系统包括：燃料供给单元，其用于调节发电原料的供给量；空气供给单元，其用于调节空气供给量；电输出单元，其用于转换燃料电池堆所生产的电力，以供给到负载；电力测量单元，其用于同时测出由电输出单元供给到负载之后所剩的剩余电能及通过商用电源来供给的补充电能；以及控制单元，其计算由电力测量单元检测出的剩余电能与补充电能之差，以调节燃料电池堆的电力生产量。

但是，该燃料电池系统在通过燃料电池堆生产电力时，不对生产电力价格与所用发电原料价格之比即经济性进行判断。因此，作为燃料电池热电联产系统生产电力时，该燃料电池系统难以并用电力生产价格低廉的系统电源的商用电力及通过新再生能源（如风力，太阳光等）所生产的电力进行运转。因此，燃料电池系统在运转时，其经济性会受到限制。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种燃料电池热电联产系统及其控制方法。所述燃料电池热电联产系统在低价范围内优先采用适用累进费用体系的系统电源的商用电力，以消除燃料电池的生产电力与用户的负载电力之间的电力失衡，从而具有经济性。

根据本发明的一实施例的燃料电池热电联产系统，包括：燃料电池，其使用含氢的燃料气体和含氧的空气而生产直流电；电力转换器，其将所述燃料电池生产的直流电转换为交流电；电力分配器，其在系统电源的商用电力和所述燃料电池的生产电力中进行选择，并将结果作为负载电力分配到负载上；废热回收器，其回收所述燃料电池所产生的热；以及燃料电池控制器，其用于控制所述燃料电池、所述电力转换器、所述电力分配器及所述废热回收器，并且控制商用电能以使商用电力价格和生产电力价格在设定值上一致。

所述燃料电池控制器，还可以包括经济性识别器。该经济性识别器通过比较所述述商用电力价格和所述生产电力价格来识别经济性。

所述燃料电池控制器，还可以包括负载跟踪器，该负载跟踪器根据所述生产电力与负载电力的失衡差值，将电力生产方向判断为增加或减少。

所述燃料电池控制器，还可以包括：数据随机存储器（RAM）, 其用于存储所述负载跟踪器实时计算出的所述商用电能及所述商用电力价格（WP）；运转控制器，其鉴于所述负载电力的变动，与额定发电相应地分步控制电力生产步骤。

根据本发明一实施例的燃料电池热电联产系统的控制方法，包括：第一计算步骤，计算由燃料电池所生产的生产电力价格（MWP）； 第二计算步骤，计算所用系统电源商用电力的商用电力价格（WP）；经济性判断步骤，比较所述生产电力价格（MWP）和商用电力价格（WP），以判断用于识别生产电力经济性的经济性指数（EW）为正还是负；以及电力供给步骤，若所述经济性指数为正（+），则供给商用电力，若所述经济性指数为负（-），则供给生产电力。

在所述第一计算步骤中，可由发电原料（F）的使用量、原料价格(FP，价格/Nm³)及生产电能算出生产电力价格（MWP）。

所述第二计算步骤，可包括：失衡差值计算步骤，计算所述生产电力（P1）和所述负载电力（P2）的失衡差值（△P=P2-P1）；范围判断步骤，判断所述失衡差值（△P=P2-P1）是否超出预定的设定值范围；电力生产步骤，若所述失衡差值落入预定的设定值范围，则减少所述生产电力（P1）, 若超出预定的设定值范围，则增加所述生产电力（P1）；积算步骤，积算（∫△P）所供给的与失衡差值相应的商用电力的电能；以及计算步骤，通过比较所述积算的商用电能和累进费用体系，计算所述商用电力价格。