[发明专利]用于支持电网的燃料电池负载循环

说明书

燃料电池系统包括燃料电池单元，其配置成产生用于供应到变化的电负载的电力量；以及燃料电池控制器，其配置成接收变化的电负载在预定时段内处于局部最大值的第一指示，并且作为响应，以具有第一值的操作参数操作燃料电池单元，使得燃料电池单元产生有限最大电力量，该有限最大电力量是燃料电池单元的最大额定功率输出的预定百分比。燃料电池控制器还配置成接收变化的电负载减小的指示，并且作为响应，以具有第二值的操作参数操作燃料电池单元，使得燃料电池单元产生低于有限最大电力量的电力量。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月6日提交的美国临时专利申请No.62/345,947的权益和优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本文描述的实施方式总体涉及用于使燃料电池系统的输出波动以应对大容量电力系统的负载变化的系统和方法，并且特别地涉及用于使燃料电池系统的输出波动而不会导致燃料电池加速老化的系统和方法。

背景技术

燃料电池是通过电化学反应将化学能(例如存储在烃燃料中的能量)转换成电能的装置。通常，燃料电池包括由电解质隔开的阳极电极和阴极电极，所述电解质用于传导带电离子。高温燃料电池，例如熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池，通过使反应物燃料气体穿过阳极电极，同时使氧化剂气体(例如二氧化碳和氧气)穿过阴极电极而工作。为了产生所需的功率水平，可以串联堆叠多个单独的燃料电池。在操作中，燃料电池系统可以向诸如电网的负载提供电力。如果意外地从燃料电池系统中移除这种负载(例如电网下降)，则这种移除可能导致负载循环，并且多个这种负载循环可能导致燃料电池系统由于热机械应力的变化而加速老化。

发明内容

在一个实施方式中，燃料电池系统包括燃料电池单元，其配置成产生用于供应到变化的电负载的电力，该电力的量根据燃料电池单元的操作参数而变化。燃料电池系统还包括与燃料电池单元通信联接的燃料电池控制器。燃料电池控制器配置成接收变化的电负载在预定时段内处于局部最大值的第一指示。响应于接收到第一指示，燃料电池控制器配置成以具有第一值的操作参数操作燃料电池单元，使得燃料电池单元产生有限最大电力量，其是燃料电池单元的最大额定功率输出的预定百分比。燃料电池控制器还配置成接收变化的电负载已从局部最大值减小的第二指示。响应于接收到变化的电负载已从局部最大值减小的第二指示，燃料电池控制器还配置成以具有第二值的操作参数操作燃料电池单元，使得燃料电池单元产生低于有限最大电力量的电力量。

在燃料电池系统的一个方面，最大额定功率输出的预定百分比在大约50％和大约65％之间。

在燃料电池系统的一个方面，最大额定功率输出的预定百分比为大约65％。

在燃料电池系统的一个方面，燃料电池系统还包括负载传感器，其配置成基于电负载的电力需求水平产生信号，并且第一指示和第二指示包括由负载传感器产生的信号。

在燃料电池系统的一个方面，电负载是电网。

在燃料电池系统的一个方面，燃料电池系统包括多个燃料电池单元，其配置成产生用于供应到变化的电负载的电力量，电力量根据多个燃料电池单元的操作参数而变化。多个燃料电池单元中的每个燃料电池单元的电输出被组合以向变化的电负载供应电力。多个燃料电池单元中的每一个能够以最大额定功率输出产生功率输出。

在燃料电池系统的一个方面，燃料电池控制器配置成响应于接收到第一指示，以具有第一组值的操作参数操作多个燃料电池单元，使得多个燃料电池单元的子集产生有限最大电力量，有限最大电力量是燃料电池单元的最大额定功率输出的预定百分比。

在燃料电池系统的一个方面，燃料电池控制器配置成响应于接收到变化的电负载已从局部最大值减小的指示，选择燃料电池单元的子集的燃料电池单元，并在预定时段内调节所选燃料电池单元的操作参数的值，使得所选燃料电池单元的功率输出在第一预定时段内下降到最小值。