[发明专利]一种可逆燃料电池堆节能装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种可逆燃料电池堆节能装置及控制方法，主要通过带动量项修正的BP神经网络算法完成整个装置的控制。本发明可以将太阳能光伏发电与燃料电池系统耦合，构成稳定的供能系统；在太阳能出现剩余时，将太阳能光伏发电获得的电能用于燃料电池的逆反应，将水电解为氢气和氧气，在太阳能无法满足负载用电需求时，燃料电池工作在发电状态，用于供电；燃料电池由多个燃料电池堆构成，每个燃料电池均可以运行在发电和电解两种模式，燃料电池堆的运行状态由带动量项修正的BP神经网络算法完成控制；本发明可以提供稳定的供电系统，并且系统可实现储能功能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是一种可逆燃料电池堆节能装置及控制方法。

背景技术

能源危机和生态环境是人类目前所面临的两大挑战。传统的煤、石油等已经很难满足可持续能源发展要求。长远看来，可再生能源将成为未来人类重要的能源。目前大规模发展的风能、太阳能都属于可再生能源。从数据上看，太阳能光伏发电装机容量、风机装机容量都在飞速发展，然而，这些可再生能源并没有得到很好的利用。因为风电和太阳能都受气象条件影响，导致发电不稳定，所以在很多大规模的风电场合太阳能发电场的电能并没有进入电网，有的甚至处于闲置状态，资源被大量的浪费。究其因，主要是风能和太阳能不稳定，对电网产生影响，当风能和太阳能达到一定规模时，接入电网，将会对电网产生灾难性的破坏。

解决不稳定性的缺点，可采用多能源互补方法，如太阳能、风能与生物质能、储能系统的组合，构成多能源互补，得到稳定的输出。目前，储能技术，特别是储电技术成本非常高，大规模储电难以实现。燃料电池技术是将燃料的化学能与氧化剂进行化学反应直接产生电能和水，该过程是可逆的。换言之，将水和电能加入燃料电池，可将水电解为氢气和氧气。如果将这种可逆的燃料电池技术与上述的太阳能或者风能结合，构成发电、储电功能(电解过程将水电解为氢气和氧气)，很容易实现稳定的供电。如何控制燃料电池的工作状态，发电状态，还是电解状态是急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可逆燃料电池堆节能装置及控制方法，系统结构简单，可实现快速有效的非线性控制，满足精度要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种可逆燃料电池堆节能装置，包括：光伏阵列1、直流DC/DC变换器2、直流供电母线3、DC/AC逆变器4、控制器5、第一组合开关K1、第二组合开关K2、第三组合开关K3、第一燃料电池堆F1、第二燃料电池堆F2、第三燃料电池堆F3、第一组合阀门Z1、第二组合阀门Z2、第三组合阀门Z3、第四组合阀门Z4、第五组合阀门Z5、第六组合阀门Z6、第一管道M1、第二管道M2、第三管道M3、第四管道M4、第一储存罐C1、第二储存罐C2、第三储存罐C3、第四储存罐C4；光伏阵列1的输出与直流DC/DC变换器2的输入连接，直流DC/DC变换器2的输出与直流供电母线3连接，直流供电母线3的输出与DC/AC逆变器4的输入连接，DC/AC逆变器4的输出用于交流供电，直流供电母线3的输出和DC/AC逆变器4的输出与控制器5的输入相连；控制器5的输出端口OU分别与第一组合开关K1、第二组合开关K2、第三组合开关K3、第一组合阀门Z1、第二组合阀门Z2、第三组合阀门Z3、第四组合阀门Z4、第五组合阀门Z5、第六组合阀门Z6连接；第一组合开关K1控制第一燃料电池堆F1，第二组合开关K2控制第二燃料电池堆F2，第三组合开关K3控制第三燃料电池堆F3；三个燃料电池堆之间通过四根管道相连接，四个储存罐分别连接在相应管道上。