[發(fā)明專利]一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)及并網(wǎng)運行方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111428446.0
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114123211A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 趙崇智;黃慧紅;黃青丹;王婷延;宋浩永
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 杭州天麟知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 33374
• 代理人: 占宇

1.一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)，其特征在于，包括固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)(1)、儲能系統(tǒng)(2)、控制器(3)、交流并網(wǎng)開關(guān)(4)、直流母線(5)、功率變換器(6)，所述固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)(1)包括甲醇水溶液儲罐(7)、重整室(8)、固體氧化物燃料電池(9)、加熱及動力輔助器件(10)、第一DC/DC變換器(11)、第二DC/DC變換器(12)、第一直流并網(wǎng)開關(guān)(13)，所述甲醇水溶液儲罐(7)的出液口通過連接管路與重整室(8)的進液口連接，所述重整室(8)的出氣口通過連接管路與固體氧化物燃料電池(9)的進氣口連接，所述固體氧化物燃料電池(9)依次通過第一DC/DC變換器(11)、第一直流并網(wǎng)開關(guān)(13)與直流母線(5)電連接，所述加熱及動力輔助器件(10)通過第二DC/DC變換器(12)與直流母線(5)電連接，所述儲能系統(tǒng)(2)與直流母線(5)電連接，所述功率變換器(6)的直流側(cè)通過交流并網(wǎng)開關(guān)(4)與直流母線(5)電連接，所述功率變換器(6)的交流側(cè)與大電網(wǎng)電連接，所述加熱及動力輔助器件(10)用于給固體氧化物燃料電池提供熱量、給重整室提供熱量、給重整室提供抽液輸氣動力；

所述控制器(3)用于獲取固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、直流母線、大電網(wǎng)數(shù)據(jù)，用于控制固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、交流并網(wǎng)開關(guān)、功率變換器工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)，其特征在于，所述加熱及動力輔助器件(10)包括用于將甲醇水溶液儲罐中的甲醇水溶液抽入重整室的抽液泵、用于將重整室的重整氣輸出到固體氧化物燃料電池的輸氣泵、用于給重整室加熱的第一加熱模塊、用于給固體氧化物燃料電池加熱的第二加熱模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)，其特征在于，所述儲能系統(tǒng)(2)包括儲能電池(14)、電池管理系統(tǒng)(15)、第三DC/DC變換器(16)、第二直流并網(wǎng)開關(guān)(17)，所述儲能電池(14)依次通過電池管理系統(tǒng)(15)、第三DC/DC變換器(16)、第二直流并網(wǎng)開關(guān)(17)與直流母線(5)電連接。

4.一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)的并網(wǎng)運行方法，用于權(quán)利要求3所述的一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)，其特征在于，包括以下步驟：

S1：控制器實時監(jiān)控儲能電池荷電狀態(tài)，當儲能電池的SOC值＜設定值A時，接通外置充電器對儲能電池進行充電，直至儲能電池的SOC值達到設定值A后停止充電；當儲能電池的SOC值≥設定值A時，閉合第二直流并網(wǎng)開關(guān)，調(diào)節(jié)第三DC/DC變換器為恒壓工作模式，構(gòu)建直流母線電壓；

S2：啟動固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，使固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具備對外供電能力；

S3：調(diào)節(jié)第一DC/DC變換器為恒流工作模式，當?shù)谝籇C/DC變換器的高壓側(cè)電壓達到設定值B后，閉合第一直流并網(wǎng)開關(guān)；

S4：調(diào)節(jié)功率變換器為直流側(cè)穩(wěn)壓工作模式，監(jiān)測微電網(wǎng)與大電網(wǎng)是否滿足同期條件，如果滿足，則閉合交流并網(wǎng)開關(guān)，完成微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的并網(wǎng)操作；

S5：當儲能電池的SOC值＜設定值A時，調(diào)節(jié)第三DC/DC變換器為低壓側(cè)恒流工作模式，對儲能電池進行充電，當儲能電池的SOC值≥設定值A時，調(diào)節(jié)第三DC/DC變換器為空閑模式。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)的并網(wǎng)運行方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟：控制加熱及動力輔助器件工作，使重整室溫度達到設定值C1、固體氧化物燃料電池溫度達到設定值C2、重整室的甲醇溶液進液流量達到設定值C3、重整室的重整氣出氣流量達到設定值C4，使固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具備對外供電能力。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)的并網(wǎng)運行方法，其特征在于，還包括以下步驟：

控制器實時監(jiān)控大電網(wǎng)側(cè)電壓，比較微電網(wǎng)側(cè)電壓U與大電網(wǎng)側(cè)額定電壓Un，

當0.9Un≤U≤1.1Un時，保持并網(wǎng)正常運行；

當1.1Un＜U≤1.2Un時，調(diào)節(jié)功率變換器為P-Q工作模式，調(diào)節(jié)第三DC/DC變換器為恒壓工作模式，第一直流并網(wǎng)開關(guān)斷開，微電網(wǎng)以儲能系統(tǒng)額定功率從大電網(wǎng)吸收電能；

當0.5Un≤U＜0.9Un時，調(diào)節(jié)功率變換器為P-Q工作模式，調(diào)節(jié)第三DC/DC變換器為恒壓工作模式，第一直流并網(wǎng)開關(guān)閉合，微電網(wǎng)以儲能系統(tǒng)與固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)額定功率之和向大電網(wǎng)輸出電能；

當U＜0.5Un或U＞1.2Un時，交流并網(wǎng)開關(guān)斷開，斷開微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的連接，調(diào)節(jié)第三DC/DC變換器為恒壓工作模式，保持微電網(wǎng)內(nèi)部電壓平衡。