[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

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• 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）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)權代理事務所(特殊普通合伙) 33374
• 代理人: 占宇

本發(fā)明公開了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。該微電網(wǎng)包括固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、控制器、交流并網(wǎng)開關、直流母線、功率變換器，固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)包括甲醇水溶液儲罐、重整室、固體氧化物燃料電池、加熱及動力輔助器件、第一DC/DC變換器、第二DC/DC變換器、第一直流并網(wǎng)開關；控制器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、功率變換器工作。本發(fā)明在系統(tǒng)啟動時，通過合理的能量調(diào)度方法，實現(xiàn)微電網(wǎng)的自熱啟動以及并網(wǎng)操作，在并網(wǎng)后，根據(jù)大電網(wǎng)狀態(tài)對微電網(wǎng)內(nèi)部電能潮流進行自動管理、自動孤島保護。

技術領域

本發(fā)明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及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。

背景技術

微電網(wǎng)是一種將分布式電源、負荷、儲能裝置有機整合在一起的小型發(fā)配電系統(tǒng)，即可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，也可在電網(wǎng)故障或需要時與主網(wǎng)斷開單獨運行，是調(diào)整能源結構，實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要手段。作為一種更加靈活、友好的新型電力系統(tǒng)結構，微電網(wǎng)迫切需要尋找具有環(huán)保高效特點的發(fā)電源。

燃料電池作為一種清潔高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，在微電網(wǎng)領域極具應用前景。根據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池可分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以及固體氧化物燃料電池(SOFC)。其中，固體氧化物燃料電池是目前發(fā)電效率最高的燃料電池技術，具有燃料適用性廣、余熱品質(zhì)高、維護費用低、模塊化組裝等特點，將成為微電網(wǎng)中電源的重要選擇之一。

目前有關燃料電池微電網(wǎng)的控制研究主要集中于質(zhì)子交換膜燃料電池，且內(nèi)容大多集中于電能的調(diào)度、管理、優(yōu)化、配置方面。然而，固體氧化物燃料電池需要構建供氣、高溫環(huán)境，才能夠?qū)崿F(xiàn)對外供電，具備負荷與電源雙重特性，同時工作過程中涉及電、流、熱多變量耦合影響，傳統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)運行控制方法難以適用于該領域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述技術問題，提供了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，其在系統(tǒng)啟動過程中，綜合考慮了固體氧化物燃料電池的負荷特性，通過合理的能量調(diào)度方法，滿足了固體氧化物燃料電池的自熱啟動以及并網(wǎng)操作，同時在并網(wǎng)完成后，可根據(jù)大電網(wǎng)狀態(tài)對微電網(wǎng)內(nèi)部電能潮流進行智能化管理以及自動孤島保護，更有利于保證微電網(wǎng)的安全性以及配電網(wǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)：

本發(fā)明的一種含固體氧化物燃料電池的微電網(wǎng)，包括固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、控制器、交流并網(wǎng)開關、直流母線、功率變換器，所述固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)包括甲醇水溶液儲罐、重整室、固體氧化物燃料電池、加熱及動力輔助器件、第一DC/DC變換器、第二DC/DC變換器、第一直流并網(wǎng)開關，所述甲醇水溶液儲罐的出液口通過連接管路與重整室的進液口連接，所述重整室的出氣口通過連接管路與固體氧化物燃料電池的進氣口連接，所述固體氧化物燃料電池依次通過第一DC/DC變換器、第一直流并網(wǎng)開關與直流母線電連接，所述加熱及動力輔助器件通過第二DC/DC變換器與直流母線電連接，所述儲能系統(tǒng)與直流母線電連接，所述功率變換器的直流側通過交流并網(wǎng)開關與直流母線電連接，所述功率變換器的交流側與大電網(wǎng)電連接，所述加熱及動力輔助器件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、功率變換器工作。

在本方案中，控制器實時獲取大電網(wǎng)、直流母線、固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的電、熱、流數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)調(diào)控固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的工作模式、交流并網(wǎng)開關、功率變換器的工作模式，從而完成微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的并網(wǎng)/離網(wǎng)操作。