1.本发明涉及燃料电池技术领域,具体涉及基于光伏的燃料电池动力系统综合能源利用方法。
2.当前,关于光伏与燃料电池匹配工作的方式在大型风光储能中应用较多,即在光伏发电系统中,以制氢储能方式替代传统的蓄电池储能环节。当日照情况良好时,通过电解水制氢将多余的电能储存起来;在阳光条件下不能使光伏发电系统正常工作时,将储存的氢通过燃料电池转换为电能,继续向负载送电,从而保证了系统供电的连续性。其优点包括如下:储能密度高、使用寿命长、运行成本低、没有污染,可最大限度的发挥光伏系统的发电能力。
3.燃料电池作为新能源动力最有前景的发展方向,主要在交通领域进行了批量示范应用,由于燃料电池存在动态响应速度慢问题,当车辆的运行状态在极短的时间内发生急剧变化(如起步、急加速),动力系统往往无法达到车辆所需的功率,但锂电池恰好就能解决这些问题,且燃料电池车动力系统架构仍然需要动力电池,启动的时候辅助系统需要高压的供电,在车辆制动的时候能量回收需要动力电池,因此目前交通领域燃料电池车辆的路线采取“电电混合”动力系统。而在轻型交通领域车载储氢系统的发展趋势,逐步使用以金属氢化物为代表固态储氢的技术路径。由于固态储氢材料的吸/放氢过程是化学反应过程,即吸氢时放热、放氢时吸热。当固态储氢材料吸氢放热时,若放出的热量不能及时冷却,固态储氢材料的吸氢平衡压将随之升高,致使吸氢速率下降直至停止吸氢;相反,当固态储氢材料放氢吸热时,若不能及时为固态储氢材料加热以供给所需热量,固态储氢材料的放氢平衡压将随之降低,致使放氢速率下降直至停止放氢。因此如何提高基于固态储氢的燃料电池动力系统的整体能源匹配技术,对未来基于固态储氢的燃料电池动力系统应用带来了挑战。
4.本发明针对上述问题,提供了基于光伏的燃料电池动力系统综合能源利用方法,本发明实现由锂电池、燃料电池和固态储氢组成的全环境条件下的能源解决方案,降低了整体动力系统的额外功耗,提升了燃料电池动力系统的续航能力和总体性能。
6.基于光伏的燃料电池动力系统综合能源利用系统,包括光伏电池、锂电池、燃料电池、温控系统、控制器和固态储氢装置,所述的固态储氢装置为燃料电池提供氢气,所述的温控系统分别与固态储氢装置、锂电池、燃料电池连接,所述的温控系统实时调控固态储氢装置、锂电池、燃料电池的温度,所述的光伏电池、锂电池分别与温控系统电连接蓝狮在线,且由控制器控制光伏电池或锂电池为温控系统提供电能,所述的光伏电池与锂电池电连接。
7.所述的锂电池、燃料电池分别与负载电连接且为负载提供电力,所述的锂电池、燃
10.1)在满足光伏发电要求时,由光伏电池给温控系统供电,温控系统控制、调整锂电池的温度,锂电池的温度达到目标值后,光伏电池给锂电池充电,当锂电池soc>95%时,光伏电池停止发电;
13.1)燃料电池可以正常工作,且光伏电池满足发电要求,则由光伏电池给温控系统供电,温控系统控制、调整固态储氢装置、燃料电池的温度,温控系统检测固态储氢装置、燃料电池的温度达到燃料电池启动温度要求后,燃料电池启动工作;
14.2)燃料电池可以正常工作,且光伏电池不满足发电要求,则由锂电池给温控系统供电,温控系统控制、调整固态储氢装置、燃料电池的温度,温控系统检测固态储氢装置、燃料电池的温度达到燃料电池启动温度要求后,燃料电池再启动工作;
15.3)燃料电池不可以正常工作,则由锂电池给温控系统供电,温控系统控制、调整固态储氢装置、燃料电池的温度温度,温控系统检测固态储氢装置、燃料电池的温度达到燃料电池启动温度要求后,燃料电池启动工作。
17.进一步地,所述的光伏发电的能量管理方法的方法1)中,温控系统还控制、调整固态储氢装置、燃料电池的温度。
18.进一步地,所述的燃料电池动力系统的能量管理方法的方法1)、2)、3)中,温控系统还控制、调整锂电池的温度。
19.发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果,而不是发明所有的全部效果,上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:
20.1、本发明通过温控系统实时调整固态储氢装置、锂电池、燃料电池的温度,使其处于最佳的工作性能,并且控制器控制选择光伏电池或锂电池为温控系统进行供电,并且在条件充足时利用光伏电池为锂电池充电,既保证了全环境条件下光伏的燃料电池动力系统的总体工作性能,又利用了光伏发电减少了能源的损耗。
21.2、本发明通过光伏电池、锂电池、燃料电池通过电电混合为与负载提供动力所需的电力,通过整车能量分配管理,实现光伏电池为锂电池提供电力,燃料电池和锂电池对动力需求的电力进行优化协同输出,光伏电池、锂电池、燃料电池互相弥补了提供电力的劣势,提升了燃料电池动力系统的续航能力和总体性能。
24.为了能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本
发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
25.基于光伏的燃料电池动力系统综合能源利用方法,包括光伏电池、锂电池、燃料电池、温控系统、控制器和固态储氢装置,其中所述的温控系统为现有技术,既可以实时监控固态储氢装置、锂电池、燃料电池的温度,且可调整固态储氢装置、锂电池、燃料电池的温度,所述的固态储氢装置为燃料电池提供氢气,所述的温控系统分别与固态储氢装置、锂电池、燃料电池连接,所述的光伏电池、锂电池分别与温控系统电连接,且由控制器控制光伏电池或锂电池为温控系统提供电能,所述的光伏电池与锂电池电连接。
26.所述的锂电池、燃料电池分别与负载电连接且为负载提供电力,所述的光伏电池、锂电池、燃料电池分别与控制器连接。
27.光伏电池发电来给整体温控系统4提供电力,实时保障锂电池、燃料电池及固态储氢等部件处于最佳工作条件,同时通过判断锂电池soc的状态,通过光伏电池发电给锂电池补充电力。当燃料电池动力系统启动工作时,光伏发电不仅完成温控系统的电力供给,同时联合燃料电池和锂电池,通过整车能量分配管理,实现光伏发电、燃料电池和锂电池对动力需求的电力的进行优化协同输出。
28.基于光伏的燃料电池动力系统综合能源利用系统,包括光伏电池、锂电池、燃料电池、温控系统、控制器和固态储氢装置,所述的固态储氢装置为燃料电池提供氢气,所述的温控系统分别与固态储氢装置、锂电池、燃料电池连接,所述的温控系统实时调控固态储氢装置、锂电池、燃料电池的温度,所述的光伏电池、锂电池分别与温控系统电连接,且由控制器控制光伏电池或锂电池为温控系统提供电能,所述的光伏电池与锂电池电连接。
29.进一步地,所述的锂电池、燃料电池分别与负载电连接且为负载提供电力,所述的锂电池、燃料电池分别与控制器连接。
32.1)在满足光伏发电要求时,由光伏电池给温控系统供电,温控系统控制、调整锂电池、固态储氢装置、燃料电池的温度,锂电池的温度达到目标值后,光伏电池给锂电池充电,当锂电池soc>95%时,光伏电池停止发电;
35.1)燃料电池可以正常工作,且光伏电池满足发电要求,则由光伏电池给温控系统供电,温控系统控制、调整固态储氢装置、燃料电池的温度,温控系统检测固态储氢装置、燃料电池的温度达到燃料电池启动温度要求后,燃料电池启动工作;
36.2)燃料电池可以正常工作,且光伏电池不满足发电要求,则由锂电池给温控系统供电,温控系统控制、调整固态储氢装置、燃料电池的温度,温控系统检测固态储氢装置、燃料电池的温度达到燃料电池启动温度要求后,燃料电池再启动工作;
37.3)燃料电池不可以正常工作,则由锂电池给温控系统供电,温控系统控制、调整固
态储氢装置、燃料电池的温度,温控系统检测固态储氢装置、燃料电池的温度达到燃料电池启动温度要求后,燃料电池启动工作。
39.所述的光伏发电的能量管理方法的方法1)中,温控系统还控制、调整固态储氢装置、燃料电池的温度。
40.所述的燃料电池动力系统的能量管理方法的方法1)、2)、3)中,温控系统还控制、调整锂电池的温度。
41.上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。


