[发明专利]基于光伏与燃料电池联合发电系统的能源管理协调系统

说明书

基于光伏与燃料电池联合发电系统的能源管理协调系统，由光伏和燃料电池联合发电系统和能源管理协调系统组成，所述光伏和燃料电池联合发电系统包括光伏阵列、光伏‑燃料电池一体化逆变器、质子交换膜水电解槽、储氢设备、氢燃料电池、负载、电网、电流传感器、EMS管理系统，所述能源管理协调系统，包括是否向蓄电池充电、是否向储氢设备充氢气、是否使用蓄电池向负载供电、是否使用氢燃料电池向负载供电、是否提醒用户减少负载使用、是否强制关闭次要负载。本发明保证了系统供电的连续性，进一步提高太阳能的利用率，来达到在满足用户负载日常需求的同时实现全年的能源供需平衡的目的。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体为基于光伏与燃料电池联合发电系统的能源管理协调系统。

背景技术

太阳能具有随机和间断的特性，独立式光伏能源系统要实现电力连续稳定的供应，需采用必要的能源存储设备。蓄电池的使用寿命较短，且价格昂贵，所以蓄电池并不适于长期存储大量能源，鉴于其高的能源存储效率，蓄电池可用于满足负载短期的日常需求；寿命长、价格低的氢气罐可用于长期存储大量能源。这可在提高太阳能利用率的同时，抵御光照的季节性变化。燃料电池仅在光伏电池和蓄电池的能源存储量不足以满足负载需求的紧急状况下使用，这可减少氢气的存储容量和延长燃料电池的使用寿命，从而降低系统的最初成本和维护成本。

对于独立光伏能源系统，白天的部分太阳能必须存储起来以满足光照不足或无光照时段的负载需求。通常春季、夏季和秋季的太阳能较充足，而冬季太阳能偏少，因此春季、夏季和秋季的部分能源也必须存储起来补偿冬季的日照不足。能源管理策略的目的是协调联合发电系统的各个部件，在满足用户负载日常需求的同时实现全年的能源供需平衡。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供基于光伏与燃料电池联合发电系统的能源管理协调系统，来达到在满足用户负载日常需求的同时实现全年的能源供需平衡的目的。

本发明的技术方案是：基于光伏与燃料电池联合发电系统的能源管理协调系统，由光伏和燃料电池联合发电系统和能源管理协调系统组成，所述光伏和燃料电池联合发电系统包括光伏阵列、光伏-燃料电池一体化逆变器、质子交换膜水电解槽、储氢设备、氢燃料电池、负载、电网、电流传感器、EMS管理系统，其特征在于：所述光伏-燃料电池一体化逆变器与光伏阵列、质子交换膜水电解槽、氢燃料电池均相连，质子交换膜水电解槽与氢燃料电池之间连接有储氢设备，光伏-燃料电池一体化逆变器包括MPPT控制电路、逆变电路、直流变换电路，MPPT控制电路输入端连接光伏阵列，MPPT控制电路输出端一路连接逆变电路、另一路连接直流变换电路，逆变电路输出端连接负载、电流互感器，同时与电网连接，直流变换电路输出端通过K1连接质子交换膜水电解槽，进行制氢控制，直流变换电路输出端通过K2连接氢燃料电池，进行氢能发电控制，所述能源管理协调系统，包括是否向蓄电池充电、是否向储氢设备充氢气、是否使用蓄电池向负载供电、是否使用氢燃料电池向负载供电、是否提醒用户减少负载使用、是否强制关闭次要负载。

所述EMS管理系统分别连接质子交换膜水电解槽、MPPT控制电路、逆变电路、直流变换电路、氢燃料电池、电流互感器。

所述是否向蓄电池充电、是否向储氢设备充氢气，当某一时刻光伏阵列所发电量满足并超出负载所需电量时，应当优先向蓄电池充电，当蓄电池充满时，应当利用质子交换膜水电解槽向储氢设备充氢气。

所述是否使用蓄电池向负载供电、是否使用氢燃料电池向负载供电，当某一时刻光伏阵列所发电量无法满足负载所需电量时，由能源管理协调系统计算当前蓄电池和储氢设备中存储的能源可以在当前负载使用量的前提下连续供给必须的小时数，能源管理协调系统将控制蓄电池向负载供电；当该时刻蓄电池可用电量不足以向负载供电，能源管理协调系统将控制氢燃料电池与蓄电池同时向负载供电。