本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的控制方法。

背景技術：

1、燃料電池具有發(fā)電效率高、綜合熱效率高、可熱電聯(lián)供、且環(huán)境友好的優(yōu)點，是未來分布式發(fā)電站的重要組成部分，應用前景廣闊。

2、燃料電池多采用單堆或多堆并聯(lián)工作，針對多堆串聯(lián)工作的系統(tǒng)，對不同級的電堆沒有明確的控制方案，極易導致燃料電池系統(tǒng)運行時的不穩(wěn)定。

技術實現思路

1、本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的控制方法，以保證第一級電堆和第二級電堆功率的平穩(wěn)調節(jié)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、根據本發(fā)明的一方面，提供了一種燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的控制方法，用于控制燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池、第一燃料供應器、蒸發(fā)器和液態(tài)水供應器，所述燃料電池包括第一級電堆和第二級電堆，所述第一燃料供應器的輸出端與所述蒸發(fā)器的第一輸入端連接，所述液態(tài)水供應器的輸出端與所述蒸發(fā)器的第二輸入端連接，所述蒸發(fā)器的輸出端與所述第一級電堆的輸入端連接，所述第一級電堆的輸出端與所述第二級電堆的輸入端連接；

3、所述燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的控制方法，包括：

4、控制所述燃料電池系統(tǒng)完成冷啟動預熱過程；

5、控制所述燃料電池系統(tǒng)進行輸出功率調節(jié)；

6、所述控制所述燃料電池系統(tǒng)進行輸出功率調節(jié)，包括：

7、控制所述第一燃料供應器向所述蒸發(fā)器輸入燃料，控制所述液態(tài)水供應器向所述蒸發(fā)器輸入水，以使所述蒸發(fā)器輸出的燃料和水依次進入所述第一級電堆和第二級電堆，所述第一級電堆和所述第二級電堆的輸出功率為零；；

8、控制所述第一級電堆的輸出功率逐漸增大至第一額定輸出功率，控制所述第二級電堆的輸出功率由第二額定輸出功率逐漸減小至設定值。

9、可選的，所述燃料電池系統(tǒng)還包括火焰燃燒器、催化燃燒器、空氣預熱器、第一級重整器和第二燃料供應器，所述火焰燃燒器的第一輸入端與所述第二級電堆的輸出端連接，所述火焰燃燒器的輸出端與所述催化燃燒器的輸入端連接，所述催化燃燒器的輸出端與所述空氣預熱器的第一輸入端連接，所述空氣預熱器的第一輸出端與所述第一級重整器的第一輸入端連接，所述空氣預熱器的第二輸入端用于輸入空氣，所述空氣預熱器的第二輸出端與所述蒸發(fā)器的第三輸入端連接，所述蒸發(fā)器的輸出端與所述第一級重整器的第二輸入端連接，所述第一級重整器的輸出端與所述第一級電堆的輸入端連接，所述第二燃料供應器的輸出端與所述火焰燃燒器的第二輸入端連接；

10、所述控制所述燃料電池系統(tǒng)完成冷啟動預熱過程包括：

11、控制所述第二燃料供應器向所述火焰燃燒器提供燃料；

12、控制所述火焰燃燒器啟動，使所述燃料在所述火焰燃燒器燃燒；

13、控制所述火焰燃燒器燃燒后輸出的氣體經所述催化燃燒器輸入至所述空氣預熱器中，直至所述空氣預熱器中的氣體將所述第一級重整器的溫度加熱至第一設定溫度，其中，所述火焰燃燒器燃燒后輸出的氣體的溫度小于所述催化燃燒器的起燃溫度。

14、可選的，在控制所述燃料電池系統(tǒng)進行輸出功率調節(jié)時，在確定所述火焰燃燒器熄滅后，在預設時間內的不同時刻下，獲取所述催化燃燒器的輸出端的溫度；

15、根據不同時刻下獲取的所述催化燃燒器的輸出端的溫度，判斷所述催化燃燒器是否啟動成功；

16、若確定所述催化燃燒器啟動成功，則控制所述第二級電堆的輸出功率逐漸增大，直至所述第一級電堆和所述第二級電堆均滿負荷運行。

17、可選的，在所述根據不同時刻下獲取的所述催化燃燒器的輸出端的溫度，判斷所述催化燃燒器是否啟動成功之后，還包括：

18、若確定所述催化燃燒器啟動失敗，則控制所述燃料電池系統(tǒng)停機，向所述第二級電堆中輸入空氣。

19、可選的，所述確定火焰燃燒器熄滅，包括：

20、實時獲取所述火焰燃燒器的輸出端的溫度；

21、根據不同時刻下獲取的所述火焰燃燒器的輸出端的溫度，計算所述火焰燃燒器的輸出端的溫度變化率；

22、若所述火焰燃燒器的輸出端的溫度變化率小于或等于設定衰減速率的絕對值，則確定所述火焰燃燒器熄滅，其中，所述設定衰減速率小于零。

23、可選的，所述根據不同時刻下獲取的所述催化燃燒器的輸出端的溫度，判斷所述催化燃燒器是否啟動成功，包括：

24、實時獲取所述催化燃燒器的輸出端的溫度；

25、根據不同時刻下獲取的所述催化燃燒器的輸出端的溫度，計算所述催化燃燒器的輸出端的溫度變化率；

26、若所述催化燃燒器的輸出端的溫度變化率大于設定溫升速率，則確定所述催化燃燒器啟動成功，若所述催化燃燒器的輸出端的溫度變化率小于或等于設定溫升速率，則確定所述催化燃燒器啟動失敗，其中，所述設定溫升速率大于零。

27、可選的，所述燃料電池系統(tǒng)包括第三燃料供應器，所述第三燃料供應器與所述第二級電堆連接；

28、在所述控制所述第二級電堆的輸出功率逐漸增大后，包括：

29、控制所述第三燃料供應器向所述第二級電堆輸出燃料，且控制所述第三燃料供應器輸出的燃料的流量逐漸增大。

30、可選的，在所述第一級電堆和第二級電堆均滿負荷運行后，所述燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的控制方法還包括：

31、在接收到降低所述燃料電池的輸出功率的指令后，控制所述第一燃料供應器和所述第三燃料供應器輸出的燃料的流量均減??；

32、控制所述第一級電堆的輸出功率減小，控制所述第二級電堆的輸出功率減小。

33、可選的，所述燃料電池系統(tǒng)還包括陰極尾氣混合器，所述陰極尾氣混合器的第一輸入端與所述第一級電堆的輸出端連接，所述陰極尾氣混合器的輸出端與所述第二級電堆的輸入端連接，所述陰極尾氣混合器的第二輸入端用于輸入空氣；

34、所述冷啟動預熱過程，還包括：

35、控制所述陰極尾氣混合器中輸入的空氣的流量大小，以使所述催化燃燒器輸出的氣體的溫度等于設定出口溫度。

36、所述燃料電池系統(tǒng)還包括冷卻器和氣水分離器，所述冷卻器的輸入端與所述第一級電堆的輸出端連接，所述冷卻器的輸出端與所述氣水分離器的輸入端連接，所述氣水分離器的輸出端與所述第二級電堆的輸入端連接；

37、在所述第一級電堆和第二級電堆均滿負荷運行后，所述燃料電池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的控制方法還包括：

38、增大所述冷卻器的功率，以降低所述第二級電堆的陽極尾氣的含水量。

39、本發(fā)明實施例的技術方案，在控制燃料電池系統(tǒng)完成冷啟動預熱過程后，控制燃料電池系統(tǒng)進行輸出功率調節(jié)。在進行輸出功率調節(jié)時，控制第一級電堆的輸出功率逐漸增大至第一額定輸出功率，控制第二級電堆的輸出功率逐漸減小，以使在燃料電池燃燒發(fā)電的初始階段，第一級電堆因輸出功率較小，未充分燃燒的燃料可以進入第二級電堆充分燃燒，提高燃料電池中燃料的利用率，同時保證第一級電堆和第二級電堆功率的平穩(wěn)調節(jié)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

40、應當理解，本部分所描述的內容并非旨在標識本發(fā)明的實施例的關鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。