[发明专利]用于电网扰动的燃料电池系统穿越的系统和方法

说明书

一种燃料电池系统，包括被配置为产生直流(DC)信号的燃料电池组件。该燃料电池系统还包括一个或多个逆变器，所述一个或多个逆变器借助一个或多个第一总线线路而联接到燃料电池组件。该燃料电池系统还包括变频驱动器(VFD)，该变频驱动器联接到所述一个或多个逆变器的输出端并且被配置为从所述一个或多个逆变器接收交流电。该变频驱动器被配置为将交流电转换成直流电并且在正常运行状况期间将直流电提供给至少一个辅助部件。该燃料电池系统还包括一个或多个第二总线线路，所述一个或多个第二总线线路被配置为经由所述一个或多个第一总线线路接收DC信号，并且在低电压穿越状况期间将DC信号提供给变频驱动器以为所述至少一个辅助部件供电。

背景技术

燃料电池是通过电化学反应将诸如储存在碳氢燃料中的能量之类的化学能转换成电能的装置。通常，燃料电池包括阳极电极和阴极电极，所述阳极电极和阴极电极由用于传导带电离子的电解质隔开。诸如熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池的高温燃料电池通过使反应物燃料气体通过阳极电极而运行，同时使氧化剂气体(例如，二氧化碳和氧气)经过阴极电极。为了产生期望的功率电平，多个单独的燃料电池可以串联堆叠。

燃料电池系统和发电厂包括燃料电池堆和工厂部件的配套部件，工厂部件包括燃料电池发电厂专用的支持和/或辅助部件。工厂部件的这些配套部件将燃料电池堆整合到综合功率系统中，并且使系统符合现场特定要求。在燃料电池系统中，工厂部件的配套部件能够包括泵、鼓风机、传感器、仪器、控制装置、加热器、热交换器、氧化剂、脱氧剂和脱硫器组件等。燃料电池发电厂中的工厂部件的这些配套部件具有显著寄生负载并且需要持续的电力来支持燃料电池电力产生。

发明内容

一种说明性燃料电池系统，包括被配置成生成直流(DC)信号的燃料电池组件。该燃料电池系统还包括一个或多个逆变器，所述一个或多个逆变器借助一个或多个第一总线线路联接到燃料电池组件。该燃料电池系统还包括变频驱动器(VFD)，该变频驱动器(VFD)联接到一个或多个逆变器的输出端并且被配置为从一个或多个逆变器接收交流(AC)电。VFD被配置为将交流电转换成直流电并且在正常运行状况期间将直流电提供给至少一个辅助部件。该燃料电池系统还包括一个或多个第二总线线路，所述一个或多个第二总线线路被配置为经由所述一个或多个第一总线线路接收DC信号，并且在低电压穿越状况期间将DC信号提供给VFD以便为至少一个辅助部件供电。

用于在低电压穿越状况期间运行燃料电池系统的说明性方法包括在正常运行状况期间通过变频驱动器(VFD)向至少一个辅助部件提供电力。VFD从一个或多个燃料电池逆变器的输出接收电力，所述一个或多个燃料电池逆变器通过一个或多个总线线路联接到燃料电池组件。该方法还包括确定一个或多个燃料电池逆变器的输出不足以为至少一个辅助部件供电。该方法还包括响应于确定出一个或多个燃料电池逆变器的输出不足而通过VFD与一个或多个总线之间的直接连接向至少一个辅助部件提供电力，所述一个或多个总线线路将燃料电池组件连接到一个或多个燃料电池逆变器。

用于启动燃料电池系统的说明性方法包括在燃料电池组件启动期间通过变频驱动器(VFD)从电网向至少一个辅助部件提供电力。该方法还包括确定燃料电池组件已经达到运行温度。该方法还包括至少部分地基于确定出燃料电池组件已经达到运行温度来通过VFD和一个或多个总线线路之间的直接连接为至少一个辅助部件供电，所述一个或多个总线线路将燃料电池组件连接到一个或多个燃料电池逆变器。该方法还包括确定来自一个或多个燃料电池逆变器的第一电压输出大于直接连接的第二电压。该方法还包括，响应于确定出第一电压大于第二电压，通过VFD从一个或多个燃料电池逆变器的输出向给至少一个辅助部件提供电力。

以上是本公开的发明内容，因此必要地包含细节的简化、概括和省略。因此，本领域技术人员将会理解，该发明内容仅是说明性的，并不意图以任何方式进行限制。如由权利要求书所定义的，本文所述的装置和/或过程的其它方面、发明特征和优点将在本文结合附图阐述的详细描述中而变得显而易见。

附图说明

图1是根据说明性实施例的被配置成在低电压穿越状况期间向工厂组件的配套部件提供电力的燃料电池系统的图。