[發明專利]用于電網擾動的燃料電池系統穿越的系統和方法

有效

• 申請號: 201680052038.0
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN108093658B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: G·泊特森;N·帕斯夸里
• 申請（專利權）人: 燃料電池能有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J9/06;H01M8/04298;H02J1/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 鄭世奇

一種燃料電池系統，包括被配置為產生直流(DC)信號的燃料電池組件。該燃料電池系統還包括一個或多個逆變器，所述一個或多個逆變器借助一個或多個第一總線線路而聯接到燃料電池組件。該燃料電池系統還包括變頻驅動器(VFD)，該變頻驅動器聯接到所述一個或多個逆變器的輸出端并且被配置為從所述一個或多個逆變器接收交流電。該變頻驅動器被配置為將交流電轉換成直流電并且在正常運行狀況期間將直流電提供給至少一個輔助部件。該燃料電池系統還包括一個或多個第二總線線路，所述一個或多個第二總線線路被配置為經由所述一個或多個第一總線線路接收DC信號，并且在低電壓穿越狀況期間將DC信號提供給變頻驅動器以為所述至少一個輔助部件供電。

背景技術

燃料電池是通過電化學反應將諸如儲存在碳氫燃料中的能量之類的化學能轉換成電能的裝置。通常，燃料電池包括陽極電極和陰極電極，所述陽極電極和陰極電極由用于傳導帶電離子的電解質隔開。諸如熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池的高溫燃料電池通過使反應物燃料氣體通過陽極電極而運行，同時使氧化劑氣體(例如，二氧化碳和氧氣)經過陰極電極。為了產生期望的功率電平，多個單獨的燃料電池可以串聯堆疊。

燃料電池系統和發電廠包括燃料電池堆和工廠部件的配套部件，工廠部件包括燃料電池發電廠專用的支持和/或輔助部件。工廠部件的這些配套部件將燃料電池堆整合到綜合功率系統中，并且使系統符合現場特定要求。在燃料電池系統中，工廠部件的配套部件能夠包括泵、鼓風機、傳感器、儀器、控制裝置、加熱器、熱交換器、氧化劑、脫氧劑和脫硫器組件等。燃料電池發電廠中的工廠部件的這些配套部件具有顯著寄生負載并且需要持續的電力來支持燃料電池電力產生。

發明內容

一種說明性燃料電池系統，包括被配置成生成直流(DC)信號的燃料電池組件。該燃料電池系統還包括一個或多個逆變器，所述一個或多個逆變器借助一個或多個第一總線線路聯接到燃料電池組件。該燃料電池系統還包括變頻驅動器(VFD)，該變頻驅動器(VFD)聯接到一個或多個逆變器的輸出端并且被配置為從一個或多個逆變器接收交流(AC)電。VFD被配置為將交流電轉換成直流電并且在正常運行狀況期間將直流電提供給至少一個輔助部件。該燃料電池系統還包括一個或多個第二總線線路，所述一個或多個第二總線線路被配置為經由所述一個或多個第一總線線路接收DC信號，并且在低電壓穿越狀況期間將DC信號提供給VFD以便為至少一個輔助部件供電。

用于在低電壓穿越狀況期間運行燃料電池系統的說明性方法包括在正常運行狀況期間通過變頻驅動器(VFD)向至少一個輔助部件提供電力。VFD從一個或多個燃料電池逆變器的輸出接收電力，所述一個或多個燃料電池逆變器通過一個或多個總線線路聯接到燃料電池組件。該方法還包括確定一個或多個燃料電池逆變器的輸出不足以為至少一個輔助部件供電。該方法還包括響應于確定出一個或多個燃料電池逆變器的輸出不足而通過VFD與一個或多個總線之間的直接連接向至少一個輔助部件提供電力，所述一個或多個總線線路將燃料電池組件連接到一個或多個燃料電池逆變器。

用于啟動燃料電池系統的說明性方法包括在燃料電池組件啟動期間通過變頻驅動器(VFD)從電網向至少一個輔助部件提供電力。該方法還包括確定燃料電池組件已經達到運行溫度。該方法還包括至少部分地基于確定出燃料電池組件已經達到運行溫度來通過VFD和一個或多個總線線路之間的直接連接為至少一個輔助部件供電，所述一個或多個總線線路將燃料電池組件連接到一個或多個燃料電池逆變器。該方法還包括確定來自一個或多個燃料電池逆變器的第一電壓輸出大于直接連接的第二電壓。該方法還包括，響應于確定出第一電壓大于第二電壓，通過VFD從一個或多個燃料電池逆變器的輸出向給至少一個輔助部件提供電力。

以上是本公開的發明內容，因此必要地包含細節的簡化、概括和省略。因此，本領域技術人員將會理解，該發明內容僅是說明性的，并不意圖以任何方式進行限制。如由權利要求書所定義的，本文所述的裝置和/或過程的其它方面、發明特征和優點將在本文結合附圖闡述的詳細描述中而變得顯而易見。

附圖說明

圖1是根據說明性實施例的被配置成在低電壓穿越狀況期間向工廠組件的配套部件提供電力的燃料電池系統的圖。