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专利号: 2019103831584
申请人: 南京晓庄学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多能源互补的分布式发电系统,其特征在于:包括相互并联设置的固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置;固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置均通过直流母线给用户侧负载供电;其中,固体燃料电池分别通过DC/DC斩波器N1和加热DC/DC斩波器N2与直流母线连接,储能装置通过DC/DC双向变换器N3与直流母线连接,风力发电装置通过AC/DC整流器N4与直流母线连接,太阳能发电装置通过DC/DC斩波器N5与直流母线连接,直流母线通过DC/AC逆变器N6给用户端负载供电。

2.根据权利要求1所述的多能源互补的分布式发电系统,其特征在于:固体燃料电池、储能装置、风力发电装置和太阳能发电装置还通过直流母线给电网供电,直流母线通过并网DC/AC逆变器N7给电网供电。

3.根据权利要求2所述的多能源互补的分布式发电系统,其特征在于:还包括控制器,控制器的采集端分别采集固体燃料电池的温度、电网的电压、用户端的需求功率、固体燃料电池的输出功率、风力发电装置的输出功率、太阳能发电装置的输出功率以及储能装置的吸收或输出功率;控制器的输出端口分别与DC/DC斩波器N1的控制端口、加热DC/DC斩波器N2的控制端口、DC/DC双向变换器N3的控制端口、AC/DC整流器N4的控制端口、DC/DC斩波器N5的控制端口、DC/AC逆变器N6的控制端口以及DC/AC逆变器N7的控制端口连接。

4.根据权利要求3所述的多能源互补的分布式发电系统,其特征在于:固体燃料电池的输出回路上设有电力二极管D1,太阳能发电装置的输出回路上设有电力二极管D2。

5.根据权利要求3所述的多能源互补的分布式发电系统,其特征在于:固体燃料电池包括燃料进口和氧化剂进口,固体燃料电池通过燃料进口与碳氢燃料储蓄罐连接,固体燃料电池与碳氢燃料储蓄罐的连接管道上设有电控阀门K1;固体燃料电池通过氧化剂进口与氧化剂储蓄罐连接,固体燃料电池与氧化剂储蓄罐的连接管道上设有电控阀门K2;电控阀门K1和电控阀门K2分别通过电缆与控制器连接。

6.根据权利要求5所述的多能源互补的分布式发电系统,其特征在于:固体燃料电池还包括电池正极、电池负极、电池堆本体、加热棒以及包裹在电池堆本体外的防护保温层;加热棒通过加热DC/DC斩波器N2与直流母线连接,电池正极和电池负极与直流母线连接。

7.根据权利要求3所述的多能源互补的分布式发电系统,其特征在于:储能装置为十个,十个储能装置相互并联后通过DC/DC双向变换器与直流母线连接;其中,每一路储能装置的输出回路上均设有电磁继电器,每个输出回路上的电磁继电器均通过电缆与控制器连接。

8.一种权利要求7所述的多能源互补的分布式发电系统的控制方法,其特征在于,具体为:

设固体燃料电池的输出功率P1、风力发电装置的输出功率P2、太阳能发电装置的输出功率P3之和为P合,即P合=P1+P2+P3;设储能装置的吸收或输出功率为P4;已知用户侧的需求功率P0;

第一步,控制器时时检测电网电压U,当控制器检测到电网电压U剧烈波动时,控制DC/AC逆变器N7断开,使整个系统处于孤岛运行模式;

第二步,在第一步的前提下,控制器再检测固体燃料电池的温度T,当控制器检测到固体燃料电池的温度T小于T规小时,控制加热DC/DC斩波器N2接通,使系统给固体燃料电池1加热;当控制器检测到固体燃料电池的温度T大于T规大时,控制加热DC/DC斩波器N2断开,使系统停止给固体燃料电池加热;

第三步,在第二步的前提下,控制器最后检测P0和P合的功率差Pe;当控制器检测到P0<P1+P2+P3,先控制储能装置并联的数量为最大,同时控制储能装置处于充电状态,此时检测P4大小,若P0+P4<P1+P2+P3,控制DC/AC逆变器N7接通,使得系统通过直流母线向电网供电;若P0+P4>P1+P2+P3,则控制并网DC/AC逆变器N7断开,且通过模糊控制算法计算出所需并联的储能装置的数量;当控制器检测到P0>P1+P2+P3,先控制储能装置的并联数量为最大,同时控制储能装置处于放电状态,控制器检测P4大小,若P0>P1+P2+P3+P4,则控制并网DC/AC逆变器N7接通,使电网给系统直流母线供电;若P0<P1+P2+P3+P4,则控制并网DC/AC逆变器N7断开,且通过模糊控制算法计算出所需并联的储能装置的数量。

9.根据权利要求8所述的多能源互补的分布式发电系统的控制方法,其特征在于,通过模糊控制算法计算出在充电或放电过程中所需并联的储能装置的数量,具体如下:设固体燃料电池的输出功率P1、风力发电装置的输出功率P2、太阳能发电装置的输出功率P3之和为P合,即P合=P1+P2+P3;已知用户侧的需求功率P0,设两者的功率差Pe=P0-P合;

(1)确定输入输出变量

输入变量:

x1:功率差Pe;

x2:储能装置的吸收或输出功率P4;

输出变量:

u:储能装置并联的数量Num;

(2)设计输入输出变量论域

各输入变量的基本论域设计为(-pkw,pkw),吸收功率为负,输出功率为正,输出数量基本论域设计为(-10,10),充电为负,放电为正,通过归一化处理的尺度变换统一转化为基本论域[-10,+10],将这个变化量分为7个语言变量E,即正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NB);隶属度函数采用三角形函数;若最终解模糊得出输出论域值为y,则Num=|[y]|,若y>0则控制并联储能装置发电,反之则控制并联储能装置充电;

(3)设计模糊控制规则

设计模糊控制规则的原则是当没有功率差或者储能装置吸收、输出功率为零时,不需要储能装置;当功率差小时,合理控制储能装置数量;当功率差大时,尽量控制储能装置数量为大;

模糊控制规则为:

(4)解模糊

解模糊采用加权平均法进行解模糊。