[发明专利]一种可扩展的固体氧化物燃料电池分布式电站

说明书

本发明涉及一种可扩展的固体氧化物燃料电池分布式电站，包括：燃料电池发电阵列、电力变换扩展模块、气体供给扩展模块、电站控制模块和上位机。本发明具有易于扩展，便于维修，运行可靠，运行效率高，能量管理策略简单有效等特点。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池分布式发电技术领域，具体地说是一种可扩展的固体氧化物燃料电池分布式电站。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料与氧化剂中的化学能直接转换为电能的发电装置，具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装及零污染等优点，可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。可用于分布式发电领域。

固体氧化物燃料电池输出为高温尾气，可进行回收利用，构建热电联供系统，提高系统利用效率。

分布式电站容量需满足负载功率，而现有技术条件下，固体氧化物燃料电池单堆发电功率受限。

因此，对现有电堆模块进行容量扩充，开发满足负载功率的热电联供电站，对能源及环境有着重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可扩展的固体氧化物燃料电池分布式电站。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种可扩展的固体氧化物燃料电池分布式电站，包括：

燃料电池发电阵列，包括多个可独立运行的固体氧化物燃料电池发电模块，每个固体氧化物燃料电池发电模块的电能输出端连接电力变换扩展模块，向电力变换扩展模块输出电能；

电力变换扩展模块，包括若干组直流变换通道和交流变换通道，所述直流变换通道输入端通过电缆与固体氧化物燃料电池发电模块电能输出端连接，直流变换通道输出端通过电缆与交流变换通道输入端连接，交流变换通道输出端通过电缆连接用电负荷，向其输出电能；

气体供给扩展模块，通过分支管路将气源分别与燃料电池发电阵列中各个固体氧化物燃料电池发电模块相连，将反应所需气体通入各固体氧化物燃料电池发电模块；

电站控制模块，其采集输入接口与气体供给扩展模块中传感器信号连接，其通信接口分别与燃料电池发电阵列各固体氧化物燃料电池发电模块控制器通信接口、电力变换扩展模块中各变换器通信接口及尾气回收扩展模块中控制器的通信接口连接；监测分布式电站燃料气源压力，监测各固体氧化物燃料电池发电模块运行状态并对其发电量进行控制，监测电力变换扩展模块各变换器运行状态并对其充放电进行控制，监测尾气回收扩展模块运行状态并设定热负荷需求量；

上位机，与电站控制模块中控制器的通信接口连接，用于对电站控制模块进行远程监控。

每组所述直流变换通道包含升压DCDC变换器、双向DCDC变换器及超级电容，超级电容输出端与双向DCDC变换器输入端连接，双向DCDC变换器输出端与升压DCDC变换器输出端连接；所述交流变换通道为DCAC逆变器，所述升压DCDC变换器、双向DCDC变换器、DCAC逆变器及多路可控开关控制端分别与电站控制模块控制输出信号端连接。

所述电站控制模块包括气体压力传感器及电压电流传感器，采集输入接口、通信接口、控制器；

所述气体压力传感器设置于气体供给扩展模块，采集气体供给扩展模块中燃料主管路的压力信号；且连接采集输入接口，通过采集输入接口发送给控制器；

所述电压电流传感器有若干组，分别设置于电力变换扩展模块中变换器输入输出回路，采集变换器输入输出电压信号和电流信号，通过采集输入接口发送给控制器；

所述控制器，根据采集到的电压信号和电流信号，得出电负荷需求量，变换器及超级电容工作状态，分配各发电模块放电量及超级电容充放电量，使其满足电负荷需求。