1.本發(fā)明涉及熱電聯(lián)供控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

2.在“碳中和”及“碳達(dá)峰”背景下，各領(lǐng)域均在需求途徑實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排?；?a href="http://wb33377.com/news_show-5623.html" target="_blank">氫燃料電池的熱電聯(lián)供系統(tǒng)為建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排提供了解決方案。

3.目前，氫燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)多數(shù)面向家庭用戶，其存在以下問(wèn)題：現(xiàn)有的氫燃料電池系統(tǒng)功率一般不超過(guò)5kw，不適用于樓宇或者社區(qū)級(jí)別的環(huán)境，在實(shí)現(xiàn)相同的能量輸出情況下，需要安裝多個(gè)小功率熱電聯(lián)供系統(tǒng)，系統(tǒng)零部件個(gè)數(shù)較多，系統(tǒng)成本高，且系統(tǒng)占用空間大，經(jīng)濟(jì)性較差；此外，小功率熱電聯(lián)供系統(tǒng)需要布置在用戶房屋內(nèi)或者在房屋附近就近布置，用戶與氫系統(tǒng)同處一個(gè)區(qū)域，存在安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明提供一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)燃料電池?zé)犭姲l(fā)生子系統(tǒng)、電能處理子系統(tǒng)和熱能處理子系統(tǒng)等功能模塊的一體化及模塊化集成，實(shí)現(xiàn)社區(qū)及樓宇級(jí)的熱電聯(lián)供，系統(tǒng)占用空間小，安全性高。

5.第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，包括：殼體，及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的熱電發(fā)生子系統(tǒng)、電能處理子系統(tǒng)和熱能處理子系統(tǒng)；所述熱電發(fā)生子系統(tǒng)包括燃料電池本體、燃料電池輔件及燃料電池控制器，所述燃料電池控制器用于獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，并根據(jù)所述系統(tǒng)用電信息控制所述燃料電池本體及所述燃料電池輔件輸出系統(tǒng)電能，及根據(jù)所述系統(tǒng)用熱信息控制所述燃料電池本體及所述燃料電池輔件輸出系統(tǒng)熱能；所述電能處理子系統(tǒng)包括電力系統(tǒng)控制器和雙向電力變換單元，所述電力系統(tǒng)控制器用于根據(jù)所述系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)所述目標(biāo)配電策略對(duì)所述系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理；所述熱能處理子系統(tǒng)包括熱力系統(tǒng)控制器、熱交換單元和熱水存儲(chǔ)單元，所述熱力系統(tǒng)控制器用于根據(jù)所述系統(tǒng)熱能及所述系統(tǒng)用熱信息控制所述熱交換單元運(yùn)行，所述熱交換單元將所述系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將加熱后的循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元。

6.可選地，所述系統(tǒng)熱能包括下述至少一項(xiàng)：燃料電池電堆發(fā)熱量、燃料電池輔件發(fā)熱量及燃料電池尾排熱量；所述熱交換單元包括第一板式熱交換器、第二板式熱交換器和尾排熱交換器，所述熱能處理子系統(tǒng)用于根據(jù)所述系統(tǒng)熱能及所述系統(tǒng)用熱信息調(diào)度所述第一板式熱交換器、所述第二板式熱交換器及所述尾排熱交換器執(zhí)行熱量交換，所述第一板式熱交換器用于對(duì)所述燃料電池電堆發(fā)熱量執(zhí)行熱量交換；所述第二板式熱交換器用于對(duì)所述燃料電池輔件發(fā)熱量執(zhí)行熱量交換；所述尾排熱交換器用于對(duì)所述燃料電池尾排熱量執(zhí)行熱量交換。

7.可選地，所述第一板式熱交換器的入口側(cè)與所述燃料電池本體連接，所述第一板

式熱交換器的出口側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第一板式熱交換器用于將所述燃料電池電堆發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為第一循環(huán)水熱量，并將第一循環(huán)水輸出至所述熱水存儲(chǔ)單元；所述第二板式熱交換器的入口側(cè)與所述燃料電池輔件連接，所述第二板式熱交換器的出口側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第二板式熱交換器用于將所述燃料電池輔件發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為第二循環(huán)水熱量，并將第二循環(huán)水輸出至所述熱水存儲(chǔ)單元；所述尾排熱交換器包括與尾排罐連接的第一電子開(kāi)關(guān)及第一水泵，所述尾排罐內(nèi)部設(shè)有液位傳感器，所述熱力系統(tǒng)控制器用于根據(jù)所述液位傳感器的參數(shù)控制所述第一電子開(kāi)關(guān)及所述第一水泵運(yùn)行，將所述尾排罐內(nèi)的高溫水傳輸至所述熱水存儲(chǔ)單元。

8.可選地，所述熱能處理子系統(tǒng)還包括：設(shè)置于所述熱水存儲(chǔ)單元內(nèi)的液位傳感器和第一溫度傳感器，及與所述熱水存儲(chǔ)單元連接的補(bǔ)水單元和排水單元，所述補(bǔ)水單元用于對(duì)所述熱水存儲(chǔ)單元進(jìn)行補(bǔ)水，所述排水單元用于對(duì)所述熱水存儲(chǔ)單元進(jìn)行排水；所述熱力系統(tǒng)控制器用于獲取所述液位傳感器采集的水位參數(shù)和所述第一溫度傳感器采集的溫度參數(shù)，并根據(jù)所述水位參數(shù)及所述溫度參數(shù)控制所述補(bǔ)水單元啟動(dòng)或者停止補(bǔ)水，及根據(jù)所述水位參數(shù)及所述溫度參數(shù)控制所述排水單元啟動(dòng)或者停止排水。

9.可選地，所述系統(tǒng)用熱信息包括下述至少一項(xiàng)：用戶供暖熱需求信息、熱采樣信息及用戶生活用水熱需求信息；所述熱能處理子系統(tǒng)還包括：供暖處理單元和生活用水單元，所述供暖處理單元設(shè)有第三板式熱交換器，所述第三板式熱交換器的輸入側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第三板式熱交換器的輸出側(cè)與供熱管路連接，所述第三板式熱交換器的輸入側(cè)和/或輸出側(cè)設(shè)有第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器用于獲取所述熱采樣信息；所述生活用水單元設(shè)有第二水泵，所述第二水泵的輸入側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第二水泵的輸出側(cè)與生活用水管路連接。

10.可選地，所述燃料電池輔件包括：燃料氣體供應(yīng)模塊，所述燃料氣體供應(yīng)模塊包括燃料氣體輸入單元及燃料氣體循環(huán)單元，所述燃料氣體輸入單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸入燃料氣體并監(jiān)測(cè)燃料氣體供應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，所述燃料氣體循環(huán)單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸出的殘余燃料氣體進(jìn)行循環(huán)處理；所述燃料氣體輸入單元包括：依次連接的進(jìn)氣管路、減壓閥、第一壓力傳感器、第二電子開(kāi)關(guān)、質(zhì)量流量計(jì)、比例閥、機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件、第三電子開(kāi)關(guān)及第二壓力傳感器，所述比例閥與所述機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件之間設(shè)有安全閥，所述安全閥用于在燃料氣體壓力超過(guò)預(yù)設(shè)壓力閾值時(shí)排出過(guò)量燃料氣體；所述燃料氣體循環(huán)單元包括：依次連接的第三壓力傳感器、氣液分離器和燃料氣體循環(huán)泵，所述燃料氣體循環(huán)泵的輸出端與機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件連接，將殘余燃料氣體輸送至所述機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件，所述氣液分離器排出的循環(huán)水通過(guò)排水閥輸送至尾排罐。

11.可選地，所述燃料電池輔件還包括：空氣供應(yīng)模塊，所述空氣供應(yīng)模塊包括空氣輸入單元及空氣循環(huán)單元，所述空氣輸入單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸入空氣并監(jiān)測(cè)空氣供應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，所述空氣循環(huán)單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸出的殘余空氣進(jìn)行循環(huán)處理；所述空氣輸入單元包括：依次連接的空氣過(guò)濾器、空壓機(jī)、中冷器、加濕進(jìn)氣管路及進(jìn)氣檢測(cè)組件，所述進(jìn)氣檢測(cè)組件包括第三溫度傳感器、濕度傳感器和第四壓力傳感器；所述空氣循環(huán)單元包括：依次連接的出氣檢測(cè)組件、加濕出氣管路及背壓閥，所述背壓閥用于將氣液混合體輸送至尾排罐，所述出氣檢測(cè)組件包括第四溫度傳感器和第五壓力傳感器。

12.可選地，所述系統(tǒng)用電信息包括下述至少一項(xiàng)：外部直流負(fù)載功率、外部交流負(fù)載

功率、內(nèi)部交流負(fù)載功率及內(nèi)部直流負(fù)載功率。

13.可選地，所述燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)還包括：系統(tǒng)控制模塊，及設(shè)置于所述殼體表面的系統(tǒng)熱電接口，所述系統(tǒng)熱電接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)外的熱能、電能及水氣的交互傳輸；所述系統(tǒng)控制模塊與所述燃料電池控制器、所述電力系統(tǒng)控制器及所述熱力系統(tǒng)控制器通信連接，所述系統(tǒng)控制模塊用于各控制器之間的協(xié)調(diào)控制。

14.第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)控制方法，用于上述燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，所述方法包括：

15.獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，并根據(jù)所述系統(tǒng)用電信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)電能，及根據(jù)所述系統(tǒng)用熱信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)熱能；

16.根據(jù)所述系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)所述目標(biāo)配電策略對(duì)所述系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理；

17.根據(jù)所述系統(tǒng)熱能及所述系統(tǒng)用熱信息控制熱交換單元運(yùn)行，所述熱交換單元將所述系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元。

18.本發(fā)明提供的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)在殼體內(nèi)集成設(shè)置熱電發(fā)生子系統(tǒng)、電能處理子系統(tǒng)和熱能處理子系統(tǒng)，熱電發(fā)生子系統(tǒng)內(nèi)的燃料電池控制器獲取系統(tǒng)用電信息和系統(tǒng)用熱信息，并根據(jù)系統(tǒng)用電信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)電能，并根據(jù)系統(tǒng)用熱信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)熱能，電能處理子系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)目標(biāo)配電策略對(duì)系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理，熱能處理子系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息控制熱交換單元運(yùn)行，將系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將加熱后的循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)，解決了現(xiàn)有的熱電聯(lián)供系統(tǒng)占地面積大、安全性低的問(wèn)題，系統(tǒng)模塊化和集成度高，占用空間小，提高了系統(tǒng)安裝、維護(hù)、移動(dòng)和布置的便捷性和熱電聯(lián)供系統(tǒng)的易拓展性，可滿足不同用戶、多場(chǎng)景的熱電需求，實(shí)現(xiàn)社區(qū)及樓宇級(jí)的熱電聯(lián)供，燃料電池獨(dú)立于用戶居住空間設(shè)置，提高系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性。

附圖說(shuō)明

19.圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

20.圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

21.圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種熱能處理子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

22.圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

23.圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

24.圖6為本發(fā)明實(shí)施例六提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)控制方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

25.下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

26.圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施

例可適用于面向樓宇或者社區(qū)使用的大功率熱電聯(lián)供的應(yīng)用場(chǎng)景。

27.如圖1所示，該燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)00包括：殼體100，及設(shè)置于殼體100內(nèi)的熱電發(fā)生子系統(tǒng)200、電能處理子系統(tǒng)300和熱能處理子系統(tǒng)400，其中，殼體100可為設(shè)有絕緣材料的實(shí)體邊界，該殼體100具有防水防塵功能。

28.參考圖1所示，該熱電發(fā)生子系統(tǒng)200包括燃料電池控制器210、燃料電池本體220及燃料電池輔件230，其中，燃料電池輔件230包括為燃料電池本體220運(yùn)行提供燃料氣體、空氣及電能轉(zhuǎn)換支持的多個(gè)組件，燃料電池控制器210用于獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，并根據(jù)系統(tǒng)用電信息控制燃料電池本體220及燃料電池輔件230輸出系統(tǒng)電能，及根據(jù)系統(tǒng)用熱信息控制燃料電池本體220及燃料電池輔件230輸出系統(tǒng)熱能。電能處理子系統(tǒng)300包括電力系統(tǒng)控制器310和雙向電力變換單元320，其中，雙向電力變換單元320可工作于整流狀態(tài)或者逆變狀態(tài)，電力系統(tǒng)控制器310用于根據(jù)系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)目標(biāo)配電策略對(duì)系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理。熱能處理子系統(tǒng)400包括熱力系統(tǒng)控制器410、熱交換單元420和熱水存儲(chǔ)單元430，熱力系統(tǒng)控制器410用于根據(jù)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息控制熱交換單元420運(yùn)行，熱交換單元420將系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將加熱后的循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元430，為用戶提供供暖用水及生活熱水。

29.本實(shí)施例中，系統(tǒng)電能可為燃料電池本體220輸出的直流供電，系統(tǒng)熱能可為燃料電池本體220及燃料電池輔件230運(yùn)行產(chǎn)生的熱能。

30.本實(shí)施例中，熱電發(fā)生子系統(tǒng)200、電能處理子系統(tǒng)300和熱能處理子系統(tǒng)400之間互相進(jìn)行信息交互，在各控制器的調(diào)度下協(xié)調(diào)運(yùn)行，利用燃料電池電堆輸出的電能及外部電網(wǎng)電能給系統(tǒng)內(nèi)及系統(tǒng)外的用電負(fù)載供電，并利用系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的多種熱量滿足用戶的用熱需求。

31.一實(shí)施例中，系統(tǒng)用電信息包括下述至少一項(xiàng)：外部直流負(fù)載功率、外部交流負(fù)載功率、內(nèi)部交流負(fù)載功率及內(nèi)部直流負(fù)載功率，電力系統(tǒng)控制器310根據(jù)系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略之時(shí)，可對(duì)燃料電池輸出的系統(tǒng)電能的大小與不同負(fù)載功率的大小進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定目標(biāo)配電策略。

32.本實(shí)施例中，目標(biāo)配電策略可包括：采用系統(tǒng)電能對(duì)外部交流電網(wǎng)及用電負(fù)載供電；采用系統(tǒng)電能和電網(wǎng)電能共同對(duì)外部用電負(fù)載供電；采用系統(tǒng)電能和電網(wǎng)電能共同對(duì)外部用電負(fù)載和內(nèi)部交流負(fù)載供電；采用電網(wǎng)電能對(duì)外部用電負(fù)載和內(nèi)部交流負(fù)載供電，并對(duì)電網(wǎng)電能進(jìn)行逆變處理后，對(duì)內(nèi)部直流負(fù)載供電。

33.具體而言，在燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)00啟動(dòng)之后，燃料電池控制器210實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，對(duì)系統(tǒng)用電信息和系統(tǒng)用熱信息進(jìn)行綜合分析，若采樣時(shí)刻系統(tǒng)的用電量較大，或者系統(tǒng)處于用電高峰時(shí)間段，或者外部電網(wǎng)斷電，則燃料電池控制器210根據(jù)系統(tǒng)用電信息控制燃料電池本體220及燃料電池輔件230啟動(dòng)運(yùn)行，在燃料電池輔件230的輔助作用下，燃料電池本體220將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能和熱能，此時(shí)，燃料電池本體220的輸出功率以滿足電能需求為主，將電能傳輸至電力系統(tǒng)控制器310進(jìn)行分配，將供電產(chǎn)生的熱能傳輸至熱能處理子系統(tǒng)400進(jìn)行分配；若采樣時(shí)刻系統(tǒng)的用熱量較大或者系統(tǒng)處于用熱高峰時(shí)間段，且外部電網(wǎng)供電正常，則燃料電池控制器210根據(jù)系統(tǒng)用熱信息控制燃料電池本體220及燃料電池輔件230啟動(dòng)運(yùn)行，在燃料電池輔件230的輔助作用下，燃料電

池本體220將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能和熱能，此時(shí)，燃料電池本體220的輸出功率以滿足熱能需求為主，將熱能傳輸至熱能處理子系統(tǒng)400進(jìn)行分配，并將供熱產(chǎn)生的電能傳輸至電力系統(tǒng)控制器310進(jìn)行分配。

34.在接收到系統(tǒng)電能之后，電力系統(tǒng)控制器310實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外部交流電網(wǎng)的電網(wǎng)狀態(tài)、燃料電池本體220輸出的系統(tǒng)電能及系統(tǒng)內(nèi)外不同用電負(fù)載的負(fù)載功率，并對(duì)系統(tǒng)電能與不同負(fù)載功率進(jìn)行比較，若系統(tǒng)電能大于或者等于系統(tǒng)內(nèi)外所有用電負(fù)載功率之和，則控制雙向電力變換單元320工作于逆變狀態(tài)，采用系統(tǒng)電能對(duì)外部交流電網(wǎng)、內(nèi)部直流負(fù)載、內(nèi)部交流負(fù)載及外部用電負(fù)載供電；若系統(tǒng)電能小于所有用電負(fù)載功率之和，且系統(tǒng)電能大于或者等于內(nèi)部直流負(fù)載功率與內(nèi)部交流負(fù)載功率之和，則控制雙向電力變換單元320工作于逆變狀態(tài)，采用系統(tǒng)電能和電網(wǎng)電能共同對(duì)外部用電負(fù)載供電，同時(shí)采用系統(tǒng)電能對(duì)內(nèi)部直流負(fù)載、內(nèi)部交流負(fù)載供電；若系統(tǒng)電能小于內(nèi)部直流負(fù)載功率與內(nèi)部交流負(fù)載功率之和，且系統(tǒng)電能大于或者等于內(nèi)部直流負(fù)載功率，則控制雙向電力變換單元320工作于逆變狀態(tài)，采用系統(tǒng)電能和電網(wǎng)電能共同對(duì)外部用電負(fù)載和內(nèi)部交流負(fù)載供電，同時(shí)采用系統(tǒng)電能對(duì)內(nèi)部直流負(fù)載供電；若系統(tǒng)電能小于內(nèi)部直流負(fù)載功率，則控制雙向電力變換單元320工作于整流狀態(tài)，采用電網(wǎng)電能對(duì)外部用電負(fù)載和內(nèi)部交流負(fù)載供電，并對(duì)電網(wǎng)電能進(jìn)行整流處理后，對(duì)內(nèi)部直流負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)充供電。

35.在接收到系統(tǒng)熱能之后，熱能處理子系統(tǒng)400實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息，根據(jù)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息調(diào)節(jié)熱交換單元420的運(yùn)行效率，將系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將加熱后的循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元430，為用戶提供供暖用水及生活熱水。

36.由此，本發(fā)明通過(guò)對(duì)燃料電池?zé)犭姲l(fā)生子系統(tǒng)、電能處理子系統(tǒng)和熱能處理子系統(tǒng)等功能模塊進(jìn)行一體化及模塊化集成，解決了現(xiàn)有的熱電聯(lián)供系統(tǒng)占地面積大、安全性低的問(wèn)題，系統(tǒng)模塊化和集成度高，占用空間小，提高了系統(tǒng)終端安裝、維護(hù)、移動(dòng)和布置的便捷性和熱電聯(lián)供系統(tǒng)的易拓展性，可滿足不同用戶、多場(chǎng)景的熱電需求，實(shí)現(xiàn)社區(qū)及樓宇級(jí)的熱電聯(lián)供，燃料電池獨(dú)立于用戶居住空間設(shè)置，提高系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性。

37.一實(shí)施例中，燃料電池控制器210、電力系統(tǒng)控制器310及熱力系統(tǒng)控制器410兩兩之間通信連接，燃料電池控制器210還用于采集熱電發(fā)生子系統(tǒng)200內(nèi)部的運(yùn)行參數(shù)，并將采集到的運(yùn)行參數(shù)發(fā)送至電力系統(tǒng)控制器310及熱力系統(tǒng)控制器410。

38.典型地，熱電發(fā)生子系統(tǒng)200內(nèi)部的運(yùn)行參數(shù)包括下述至少一項(xiàng)：進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣濕度、排氣壓力和排氣溫度。

39.可選地，圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

40.如圖2所示，燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)00還包括：系統(tǒng)控制模塊500，及設(shè)置于殼體100表面的系統(tǒng)熱電接口，系統(tǒng)熱電接口用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)外的熱能、電能及水氣的交互傳輸；系統(tǒng)控制模塊500與燃料電池控制器210、電力系統(tǒng)控制器310及熱力系統(tǒng)控制器410通信連接，系統(tǒng)控制模塊500用于燃料電池控制器210、電力系統(tǒng)控制器310及熱力系統(tǒng)控制器410之間的協(xié)調(diào)控制。

41.結(jié)合參考圖2所示，系統(tǒng)熱電接口包括但不限于：燃料氣體入口101a、空氣入口101b、燃料氣體出口101c、廢氣出口101d、補(bǔ)水接口101e、排水接口101f、供熱回水接口101g、供熱出水接口101h、生活用水接口101i和電能輸出接口101j。其中，燃料氣體入口101a用于對(duì)熱電發(fā)生子系統(tǒng)200提供燃料氣體，例如為氫氣或者甲醇；空氣入口101b用于對(duì)

熱電發(fā)生子系統(tǒng)200提供空氣；燃料氣體出口101c用于排出熱電發(fā)生子系統(tǒng)200中過(guò)量的燃料氣體；廢氣出口101d用于排出熱電發(fā)生子系統(tǒng)200產(chǎn)生的廢氣；補(bǔ)水接口101e用于對(duì)熱水存儲(chǔ)單元430進(jìn)行補(bǔ)水；排水接口101f用于排出熱水存儲(chǔ)單元430內(nèi)的過(guò)量熱水；供熱回水接口101g用于將供熱管路流出的水輸送至熱水存儲(chǔ)單元430；供熱出水接口用于將熱水從熱水存儲(chǔ)單元430輸送至供熱管路；生活用水接口101i用于將熱水從熱水存儲(chǔ)單元430輸送至生活用水管路；電能輸出接口101j用于通過(guò)電纜將交流電能傳輸給外部交流負(fù)載。

42.具體而言，熱電發(fā)生子系統(tǒng)200設(shè)置四個(gè)與系統(tǒng)外部進(jìn)行氣體交換的接口，電能處理子系統(tǒng)300設(shè)置一個(gè)與外部電網(wǎng)進(jìn)行電能交換的接口，熱能處理子系統(tǒng)400設(shè)置兩個(gè)接口與用戶供熱管路連接，熱能處理子系統(tǒng)400設(shè)置一個(gè)管路與用戶生活用水管路連接，熱能處理子系統(tǒng)400還設(shè)置兩個(gè)接口進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，通過(guò)水、氣、電接口實(shí)現(xiàn)模塊化集成，提高了系統(tǒng)安裝、維護(hù)、移動(dòng)和布置的便捷性和熱電聯(lián)供系統(tǒng)的易拓展性。

43.一實(shí)施例中，系統(tǒng)熱能包括下述至少一項(xiàng)：燃料電池電堆發(fā)熱量、燃料電池輔件發(fā)熱量及燃料電池尾排熱量。其中，燃料電池輔件發(fā)熱量為燃料電池附件運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，典型地，燃料電池輔件發(fā)熱量包括下述至少一項(xiàng)：空壓機(jī)發(fā)熱量、中冷器發(fā)熱量和直流-直流變換器發(fā)熱量。

44.一實(shí)施例中，系統(tǒng)用熱信息包括下述至少一項(xiàng)：用戶供暖熱需求信息、用戶熱采樣信息及用戶生活用水熱需求信息。其中，用戶供暖熱需求信息包括用戶供暖溫度設(shè)置參數(shù)，熱采樣信息包括供熱管路實(shí)際采樣溫度參數(shù)、生活用水管路實(shí)際采樣溫度參數(shù)及熱水存儲(chǔ)單元430的液位和溫度等參數(shù)，用戶生活用水熱需求信息包括用戶用水溫度和用戶用水類(lèi)型等參數(shù)。

45.本實(shí)施例中，熱能處理子系統(tǒng)400根據(jù)系統(tǒng)用熱信息對(duì)燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)00產(chǎn)生的系統(tǒng)熱能進(jìn)行適應(yīng)性轉(zhuǎn)換處理，滿足對(duì)應(yīng)的供暖溫度需求及生活用水熱需求。

46.基于上述任一實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例三提供了一種熱能處理子系統(tǒng)。

47.可選地，圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種熱能處理子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

48.如圖3所示，該熱交換單元420包括：第一板式熱交換器421、第二板式熱交換器422和尾排熱交換器423，熱能處理子系統(tǒng)400用于根據(jù)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息調(diào)度第一板式熱交換器421、第二板式熱交換器422及尾排熱交換器423執(zhí)行熱量交換，第一板式熱交換器421用于對(duì)燃料電池電堆發(fā)熱量執(zhí)行熱量交換；第二板式熱交換器422用于對(duì)燃料電池輔件發(fā)熱量執(zhí)行熱量交換；尾排熱交換器423用于對(duì)燃料電池尾排熱量執(zhí)行熱量交換。

49.其中，板式熱交換器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過(guò)板片進(jìn)行液-液、液-氣熱量交換，換熱效率高，熱損小。

50.如圖3所示，第一板式熱交換器421的入口側(cè)與燃料電池本體220連接，第一板式熱交換器421的出口側(cè)與熱水存儲(chǔ)單元430連接，第一板式熱交換器421的入口側(cè)設(shè)置第三水泵m3，第一板式熱交換器421的出口側(cè)設(shè)置第四水泵m4，第一板式熱交換器421用于將燃料電池電堆發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為第一循環(huán)水熱量，并將第一循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元430；第二板式熱交換器422的入口側(cè)與燃料電池輔件230連接，第二板式熱交換器422的出口側(cè)與熱水存儲(chǔ)單元430連接，第二板式熱交換器422的入口側(cè)設(shè)置第五水泵m5，第二板式熱交換器422的出口側(cè)設(shè)置第六水泵m6，第二板式熱交換器422用于將燃料電池輔件發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為第二

循環(huán)水熱量，并將第二循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元430；尾排熱交換器423包括與尾排罐f1連接的第一電子開(kāi)關(guān)k1及第一水泵m1，尾排罐內(nèi)部設(shè)有第一液位傳感器l1，熱力系統(tǒng)控制器410用于根據(jù)第一液位傳感器l1的參數(shù)控制第一電子開(kāi)關(guān)k1及第一水泵m1運(yùn)行，將尾排罐f1內(nèi)的高溫水傳輸至熱水存儲(chǔ)單元430。

51.具體而言，在燃料電池電堆發(fā)熱量交換過(guò)程中，熱力系統(tǒng)控制器410控制第三水泵m3運(yùn)行，帶動(dòng)防凍液或者去離子水依次經(jīng)過(guò)燃料電池電堆、電堆出口溫度傳感器、第一板式交換入口溫度傳感器、第一板式熱交換器421的入口側(cè)、第一板式交換出口溫度傳感器、第三水泵m3及電堆入口溫度傳感器進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，將電堆運(yùn)行產(chǎn)生的熱量傳遞至第一板式熱交換器421的出口側(cè)，使得第一板式熱交換器421的出口側(cè)的水路內(nèi)的循環(huán)水被加熱升溫，第四水泵m4帶動(dòng)加熱后的循環(huán)水輸送至熱水存儲(chǔ)單元430，實(shí)現(xiàn)燃料電池電堆發(fā)熱量傳遞和存儲(chǔ)。

52.在燃料電池輔件發(fā)熱量交換處理過(guò)程中，熱力系統(tǒng)控制器410控制第五水泵m5運(yùn)行，帶動(dòng)防凍液或者去離子水一路經(jīng)過(guò)直流變換單元所在區(qū)域，一路經(jīng)過(guò)空壓機(jī)及中冷器所在區(qū)域，將直流變換單元、空壓機(jī)、中冷器運(yùn)行產(chǎn)生的熱量傳遞給防凍液或者去離子水，匯流后的防凍液或者去離子水依次經(jīng)過(guò)第二板式交換入口溫度傳感器、第二板式熱交換器422的入口側(cè)、第二板式交換出口溫度傳感器、第五水泵m5進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，將燃料電池輔件運(yùn)行產(chǎn)生的熱量傳遞至第二板式熱交換器422的出口側(cè)，使得第二板式熱交換器422的出口側(cè)的水路內(nèi)的循環(huán)水被加熱升溫，第六水泵m6帶動(dòng)加熱后的循環(huán)水輸送至熱水存儲(chǔ)單元430，實(shí)現(xiàn)燃料電池輔件發(fā)熱量傳遞和存儲(chǔ)。

53.在燃料電池尾排熱量交換處理過(guò)程中，燃料電池本體220將燃燒產(chǎn)生的過(guò)量廢氣經(jīng)背壓閥傳輸至尾排罐f1，尾排罐f1內(nèi)存儲(chǔ)高溫液態(tài)水和高溫空氣，熱力系統(tǒng)控制器410實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尾排罐f1的水位參數(shù)，若尾排罐f1的水位參數(shù)高于預(yù)設(shè)液態(tài)水上限閾值，則熱力系統(tǒng)控制器410控制第一電子開(kāi)關(guān)k1打開(kāi)，并控制第一水泵m1啟動(dòng)，將尾排罐f1內(nèi)的至少部分高溫水傳輸至熱水存儲(chǔ)單元430，實(shí)現(xiàn)燃料電池尾排熱量傳遞和存儲(chǔ)。

54.可選地，如圖3所示，熱能處理子系統(tǒng)400還包括：設(shè)置于熱水存儲(chǔ)單元430內(nèi)的第二液位傳感器l2和第一溫度傳感器t1，及通過(guò)電子開(kāi)關(guān)與熱水存儲(chǔ)單元430連接的補(bǔ)水單元440和排水單元450，補(bǔ)水單元440用于對(duì)熱水存儲(chǔ)單元430進(jìn)行補(bǔ)水，排水單元450用于對(duì)熱水存儲(chǔ)單元430進(jìn)行排水；熱力系統(tǒng)控制器410用于獲取第二液位傳感器l2采集的水位參數(shù)和第一溫度傳感器t1采集的溫度參數(shù)，并根據(jù)水位參數(shù)及溫度參數(shù)控制補(bǔ)水單元440啟動(dòng)或者停止補(bǔ)水，及根據(jù)水位參數(shù)及溫度參數(shù)控制排水單元450啟動(dòng)或者停止排水。

55.具體而言，在供熱過(guò)程中，熱力系統(tǒng)控制器410實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第二液位傳感器l2采集的水位參數(shù)和第一溫度傳感器t1采集的溫度參數(shù)，若熱水存儲(chǔ)單元430的水位參數(shù)低于預(yù)設(shè)水位下限閾值，或者，熱水存儲(chǔ)單元430的溫度參數(shù)高于第一預(yù)設(shè)溫度上限閾值，則熱力系統(tǒng)控制器410控制補(bǔ)水單元440與熱水存儲(chǔ)單元430之間的電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，對(duì)熱水存儲(chǔ)單元430進(jìn)行補(bǔ)水降溫，直至熱水存儲(chǔ)單元430內(nèi)的水位參數(shù)高于預(yù)設(shè)水位上限閾值，或者熱水存儲(chǔ)單元430內(nèi)的溫度參數(shù)低于預(yù)設(shè)溫度下限閾值，熱力系統(tǒng)控制器410控制補(bǔ)水單元440與熱水存儲(chǔ)單元430之間的電子開(kāi)關(guān)關(guān)閉，停止補(bǔ)水。若熱水存儲(chǔ)單元430的水位參數(shù)高于預(yù)設(shè)水位上限閾值，且熱水存儲(chǔ)單元430的溫度參數(shù)高于第二預(yù)設(shè)溫度上限閾值，則熱力系統(tǒng)控制器410控制排水單元450與熱水存儲(chǔ)單元430之間的電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)預(yù)設(shè)時(shí)間，將熱水

存儲(chǔ)單元430內(nèi)的熱水排出一部分，同時(shí)，控制補(bǔ)水單元440與熱水存儲(chǔ)單元430之間的電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，對(duì)熱水存儲(chǔ)單元430進(jìn)行補(bǔ)水。

56.需要說(shuō)明的是，在排水過(guò)程中，若水位參數(shù)不低于預(yù)設(shè)水位下限閾值，則可不對(duì)熱水存儲(chǔ)單元430進(jìn)行補(bǔ)水，避免熱水資源浪費(fèi)。

57.可選地，如圖3所示，熱能處理子系統(tǒng)400還包括：供暖處理單元460和生活用水單元470，供暖處理單元460設(shè)有第三板式熱交換器461，第三板式熱交換器461的輸入側(cè)通過(guò)供熱入水水泵與熱水存儲(chǔ)單元430連接，第三板式熱交換器461的輸出側(cè)通過(guò)供熱出水水泵與供熱管路連接，第三板式熱交換器461的輸入側(cè)和/或輸出側(cè)設(shè)有第二溫度傳感器t2，第二溫度傳感器t2用于獲取熱采樣信息；生活用水單元470設(shè)有第二水泵m2，第二水泵m2的輸入側(cè)與熱水存儲(chǔ)單元430連接，第二水泵m2的輸出側(cè)與生活用水管路連接。

58.具體而言，在用戶需要用熱水時(shí)，熱力系統(tǒng)控制器410獲取用戶的生活用水熱需求信息，根據(jù)生活用水熱需求信息控制第二水泵m2運(yùn)行，若熱水用量大或者用水溫度高，則增大第二水泵m2的轉(zhuǎn)速和流量。在第二水泵m2驅(qū)動(dòng)下，熱水依次通過(guò)熱水存儲(chǔ)單元430、第二水泵m2和生活用水接口101i輸送至生活用水管路，滿足用戶的熱水使用需求。

59.在用戶需要供暖時(shí)，熱力系統(tǒng)控制器410獲取用戶供暖熱需求信息和熱采樣信息，根據(jù)用戶供暖熱需求信息和熱采樣信息控制供熱入水水泵和供熱出水水泵運(yùn)行，若用戶采暖設(shè)置溫度高，或者用戶供暖熱需求溫度和用戶供暖熱采樣溫度差值較大，則增大供熱入水水泵和供熱出水水泵的轉(zhuǎn)速和流量。在供熱入水水泵驅(qū)動(dòng)下，熱水依次經(jīng)過(guò)熱水存儲(chǔ)單元430、第二溫度傳感器t2及第三板式熱交換器461的輸入側(cè)進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，將熱水存儲(chǔ)單元430中的熱量傳遞至第三板式熱交換器461。在供熱出水水泵驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)供熱管路中的水依次經(jīng)過(guò)供熱回水接口101g、供熱出水水泵、第二溫度傳感器、第三板式熱交換器461的輸出側(cè)及供熱出水接口101h傳輸至供熱管路，實(shí)現(xiàn)循環(huán)流動(dòng)，將第三板式熱交換器461輸入側(cè)的熱量傳遞至第三板式熱交換器461的輸出側(cè)，并傳遞給用戶的供暖管路，滿足用戶的采暖需求。第三板式熱交換器461的輸入側(cè)和輸出側(cè)分別設(shè)置循環(huán)水泵，實(shí)現(xiàn)熱量交換和供暖，通過(guò)獨(dú)立管路，實(shí)現(xiàn)不同的用水及用熱需求。

60.基于上述任一實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例四提供了一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)。

61.可選地，圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，示例性地示出了一種電能處理子系統(tǒng)的具體實(shí)施方式。

62.如圖4所示，該電能處理子系統(tǒng)300還包括直流-直流升壓變換單元330，直流-直流升壓變換單元330的低壓側(cè)與燃料電池本體220的電能輸出端電連接，直流-直流升壓變換單元330的高壓側(cè)與雙向電力變換單元320的直流側(cè)電連接，直流-直流升壓變換單元330用于對(duì)系統(tǒng)電能進(jìn)行升壓變換處理。

63.如圖4所示，該電能處理子系統(tǒng)300還包括直流-直流降壓變換單元340和儲(chǔ)能單元350，直流-直流降壓變換單元340的高壓側(cè)與直流-直流升壓變換單元330的高壓側(cè)電連接，直流-直流降壓變換單元的低壓側(cè)與儲(chǔ)能單元350電連接，儲(chǔ)能單元350用于存儲(chǔ)電能。

64.其中，儲(chǔ)能單元350可為電化學(xué)儲(chǔ)能單元。

65.具體而言，燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)可用于對(duì)內(nèi)部交流負(fù)載、內(nèi)部直流負(fù)載和外部交流負(fù)載供電，其中，內(nèi)部直流負(fù)載與直流-直流升壓變換單元330的高壓端電連接，典型地，內(nèi)部直流負(fù)載包括空壓機(jī)和高壓水泵；內(nèi)部交流負(fù)載可與雙向電力變換單元320的交流

側(cè)電連接，燃料電池本體220輸出的電能經(jīng)逆變處理后為內(nèi)部交流負(fù)載供電；當(dāng)燃料電池本體220輸出的電能超過(guò)所有負(fù)載功率之和時(shí)，電力系統(tǒng)控制器310控制直流-直流降壓變換單元340啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)過(guò)剩的電能降壓后存儲(chǔ)至儲(chǔ)能單元350，作為備用電源。通過(guò)設(shè)置備用電源，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，避免電力資源浪費(fèi)。

66.基于上述任一實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例五提供了一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)。

67.可選地，圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，示例性地示出了一種燃料電池?zé)犭姲l(fā)生子系統(tǒng)的具體實(shí)施方式。

68.如圖5所示，燃料電池輔件230包括：燃料氣體供應(yīng)模塊231，燃料氣體供應(yīng)模塊231包括燃料氣體輸入單元及燃料氣體循環(huán)單元，燃料氣體輸入單元用于對(duì)燃料電池本體220輸入燃料氣體并監(jiān)測(cè)燃料氣體供應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，燃料氣體循環(huán)單元用于對(duì)燃料電池本體220輸出的殘余燃料氣體進(jìn)行循環(huán)處理。

69.如圖5所示，燃料氣體輸入單元包括：依次連接的進(jìn)氣管路、減壓閥2312、第一壓力傳感器p1、第二電子開(kāi)關(guān)k2、質(zhì)量流量計(jì)2313、比例閥2314、機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件2315、第三電子開(kāi)關(guān)k3及第二壓力傳感器p2，機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件2315與燃料氣體出口101c之間設(shè)有排氫閥2311，比例閥2314與機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件2315之間設(shè)有安全閥2316，安全閥2316用于在燃料氣體壓力超過(guò)預(yù)設(shè)壓力閾值時(shí)排出過(guò)量燃料氣體；燃料氣體循環(huán)單元包括：依次連接的第三壓力傳感器p3、氣液分離器2317和燃料氣體循環(huán)泵2318，燃料氣體循環(huán)泵2318的輸出端與機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件2315連接，將殘余燃料氣體輸送至機(jī)械三通結(jié)構(gòu)件2315，氣液分離器2317排出的循環(huán)水通過(guò)排水閥2319輸送至尾排罐f1。

70.一實(shí)施例中，燃料氣體循環(huán)泵的輸出端還與排氣閥連接，將過(guò)量燃料氣體排放至殼體100外。

71.如圖5所示，燃料電池輔件230還包括：空氣供應(yīng)模塊232，空氣供應(yīng)模塊232包括空氣輸入單元及空氣循環(huán)單元，空氣輸入單元用于對(duì)燃料電池本體220輸入空氣并監(jiān)測(cè)空氣供應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，空氣循環(huán)單元用于對(duì)燃料電池本體220輸出的殘余空氣進(jìn)行循環(huán)處理.

72.如圖5所示，空氣輸入單元包括：依次連接的空氣過(guò)濾器2321、空壓機(jī)2322、中冷器2323、加濕進(jìn)氣管路a1及進(jìn)氣檢測(cè)組件j1，進(jìn)氣檢測(cè)組件j1包括溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器，其中，空壓機(jī)2322和中冷器2323運(yùn)行產(chǎn)生的熱量可用于系統(tǒng)供熱；空氣循環(huán)單元包括：依次連接的出氣檢測(cè)組件j2、加濕出氣管路a2及背壓閥k4，背壓閥k4用于將氣液混合體輸送至尾排罐f1，出氣檢測(cè)組件j2包括溫度傳感器和壓力傳感器。

73.由此，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置模塊化的燃料氣體及空氣供應(yīng)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)燃料氣體及空氣的供應(yīng)量，有利于優(yōu)化燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

74.基于上述任一實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例六提供了一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)控制方法，用于上述燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，具備該系統(tǒng)的相應(yīng)的有益效果。

75.圖6為本發(fā)明實(shí)施例六提供的一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)控制方法的流程圖，如圖6所示，該控制方法具體包括以下步驟：

76.步驟s1：獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，根據(jù)系統(tǒng)用電信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)電能，及根據(jù)系統(tǒng)用熱信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)熱能；

77.步驟s2：根據(jù)系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)目標(biāo)

配電策略對(duì)系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理；

78.步驟s3：根據(jù)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息控制熱交換單元運(yùn)行，熱交換單元將系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將循環(huán)水輸出給用戶。

79.可選地，系統(tǒng)熱能包括下述至少一項(xiàng)：燃料電池電堆發(fā)熱量、燃料電池輔件發(fā)熱量及燃料電池尾排熱量；熱交換單元包括第一板式熱交換器、第二板式熱交換器和尾排熱交換器，該控制方法還包括：根據(jù)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息調(diào)度第一板式熱交換器、第二板式熱交換器及尾排熱交換器執(zhí)行熱量交換。

80.可選地，該控制方法還包括：獲取熱水存儲(chǔ)單元內(nèi)的水位參數(shù)和溫度參數(shù)，根據(jù)水位參數(shù)及溫度參數(shù)控制補(bǔ)水單元啟動(dòng)或者停止補(bǔ)水，及根據(jù)水位參數(shù)及溫度參數(shù)控制排水單元啟動(dòng)或者停止排水。

81.可選地，系統(tǒng)用熱信息包括下述至少一項(xiàng)：用戶供暖熱需求信息、熱采樣信息及用戶生活用水熱需求信息。

82.可選地，系統(tǒng)用電信息包括下述至少一項(xiàng)：外部直流負(fù)載功率、外部交流負(fù)載功率、系統(tǒng)內(nèi)交流負(fù)載功率及系統(tǒng)內(nèi)直流負(fù)載功率。

83.本發(fā)明提供的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)燃料電池?zé)犭姲l(fā)生子系統(tǒng)、電能處理子系統(tǒng)和熱能處理子系統(tǒng)等功能模塊的一體化及模塊化集成，實(shí)現(xiàn)社區(qū)及樓宇級(jí)的熱電聯(lián)供，解決了現(xiàn)有的熱電聯(lián)供系統(tǒng)占地面積大、安全性低的問(wèn)題，系統(tǒng)模塊化和集成度高，占用空間小，提高了系統(tǒng)終端安裝、維護(hù)、移動(dòng)和布置的便捷性和熱電聯(lián)供系統(tǒng)的易拓展性，燃料電池獨(dú)立于用戶居住空間設(shè)置，提高系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性。

84.注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。技術(shù)特征：

1.一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，包括：殼體，及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的熱電發(fā)生子系統(tǒng)、電能處理子系統(tǒng)和熱能處理子系統(tǒng)；所述熱電發(fā)生子系統(tǒng)包括燃料電池本體、燃料電池輔件及燃料電池控制器，所述燃料電池控制器用于獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，并根據(jù)所述系統(tǒng)用電信息控制所述燃料電池本體及所述燃料電池輔件輸出系統(tǒng)電能，及根據(jù)所述系統(tǒng)用熱信息控制所述燃料電池本體及所述燃料電池輔件輸出系統(tǒng)熱能；所述電能處理子系統(tǒng)包括電力系統(tǒng)控制器和雙向電力變換單元，所述電力系統(tǒng)控制器用于根據(jù)所述系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)所述目標(biāo)配電策略對(duì)所述系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理；所述熱能處理子系統(tǒng)包括熱力系統(tǒng)控制器、熱交換單元和熱水存儲(chǔ)單元，所述熱力系統(tǒng)控制器用于根據(jù)所述系統(tǒng)熱能及所述系統(tǒng)用熱信息控制所述熱交換單元運(yùn)行，所述熱交換單元將所述系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)熱能包括下述至少一項(xiàng)：燃料電池電堆發(fā)熱量、燃料電池輔件發(fā)熱量及燃料電池尾排熱量；所述熱交換單元包括第一板式熱交換器、第二板式熱交換器和尾排熱交換器，所述熱能處理子系統(tǒng)用于根據(jù)所述系統(tǒng)熱能及所述系統(tǒng)用熱信息調(diào)度所述第一板式熱交換器、所述第二板式熱交換器及所述尾排熱交換器執(zhí)行熱量交換，所述第一板式熱交換器用于對(duì)所述燃料電池電堆發(fā)熱量執(zhí)行熱量交換；所述第二板式熱交換器用于對(duì)所述燃料電池輔件發(fā)熱量執(zhí)行熱量交換；所述尾排熱交換器用于對(duì)所述燃料電池尾排熱量執(zhí)行熱量交換。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述第一板式熱交換器的入口側(cè)與所述燃料電池本體連接，所述第一板式熱交換器的出口側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第一板式熱交換器用于將所述燃料電池電堆發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為第一循環(huán)水熱量，并將第一循環(huán)水輸出至所述熱水存儲(chǔ)單元；所述第二板式熱交換器的入口側(cè)與所述燃料電池輔件連接，所述第二板式熱交換器的出口側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第二板式熱交換器用于將所述燃料電池輔件發(fā)熱量轉(zhuǎn)換為第二循環(huán)水熱量，并將第二循環(huán)水輸出至所述熱水存儲(chǔ)單元；所述尾排熱交換器包括與尾排罐連接的第一電子開(kāi)關(guān)及第一水泵，所述尾排罐內(nèi)部設(shè)有液位傳感器，所述熱力系統(tǒng)控制器用于根據(jù)所述液位傳感器的參數(shù)控制所述第一電子開(kāi)關(guān)及所述第一水泵運(yùn)行，將所述尾排罐內(nèi)的水傳輸至所述熱水存儲(chǔ)單元。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述熱能處理子系統(tǒng)還包括：設(shè)置于所述熱水存儲(chǔ)單元內(nèi)的液位傳感器和第一溫度傳感器，及與所述熱水存儲(chǔ)單元連接的補(bǔ)水單元和排水單元，所述補(bǔ)水單元用于對(duì)所述熱水存儲(chǔ)單元進(jìn)行補(bǔ)水，所述排水單元用于對(duì)所述熱水存儲(chǔ)單元進(jìn)行排水；所述熱力系統(tǒng)控制器用于獲取所述液位傳感器采集的水位參數(shù)和所述第一溫度傳感器采集的溫度參數(shù)，并根據(jù)所述水位參數(shù)及所述溫度參數(shù)控制所述補(bǔ)水單元啟動(dòng)或者停止補(bǔ)水，及根據(jù)所述水位參數(shù)及所述溫度參數(shù)控制所述排水單元啟動(dòng)或者停止排水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)用熱信息包括下述至少一項(xiàng)：用戶供暖熱需求信息、熱采樣信息及用戶生活用水熱需求信息；所述熱能處理子系統(tǒng)還包括：供暖處理單元和生活用水單元，所述供暖處理單元設(shè)有

第三板式熱交換器，所述第三板式熱交換器的輸入側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第三板式熱交換器的輸出側(cè)與供熱管路連接，所述第三板式熱交換器的輸入側(cè)和/或輸出側(cè)設(shè)有第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器用于獲取所述熱采樣信息；所述生活用水單元設(shè)有第二水泵，所述第二水泵的輸入側(cè)與所述熱水存儲(chǔ)單元連接，所述第二水泵的輸出側(cè)與生活用水管路連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池輔件包括：燃料氣體供應(yīng)模塊，所述燃料氣體供應(yīng)模塊包括燃料氣體輸入單元及燃料氣體循環(huán)單元，所述燃料氣體輸入單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸入燃料氣體并監(jiān)測(cè)燃料氣體供應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，所述燃料氣體循環(huán)單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸出的殘余燃料氣體進(jìn)行循環(huán)處理。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池輔件還包括：空氣供應(yīng)模塊，所述空氣供應(yīng)模塊包括空氣輸入單元及空氣循環(huán)單元，所述空氣輸入單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸入空氣并監(jiān)測(cè)空氣供應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，所述空氣循環(huán)單元用于對(duì)所述燃料電池本體輸出的殘余空氣進(jìn)行循環(huán)處理。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)用電信息包括下述至少一項(xiàng)：外部直流負(fù)載功率、外部交流負(fù)載功率、系統(tǒng)內(nèi)交流負(fù)載功率及系統(tǒng)內(nèi)直流負(fù)載功率。9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，其特征在于，還包括：系統(tǒng)控制模塊，及設(shè)置于所述殼體表面的系統(tǒng)熱電接口，所述系統(tǒng)熱電接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)外的熱能、電能及水氣的交互傳輸；所述系統(tǒng)控制模塊與所述燃料電池控制器、所述電力系統(tǒng)控制器及所述熱力系統(tǒng)控制器通信連接，所述系統(tǒng)控制模塊用于控制器之間的協(xié)調(diào)控制。10.一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)控制方法，其特征在于，用于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)，所述方法包括：獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，并根據(jù)所述系統(tǒng)用電信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)電能，及根據(jù)所述系統(tǒng)用熱信息控制燃料電池本體及燃料電池輔件輸出系統(tǒng)熱能；根據(jù)所述系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)所述目標(biāo)配電策略對(duì)所述系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理；根據(jù)所述系統(tǒng)熱能及所述系統(tǒng)用熱信息控制熱交換單元運(yùn)行，所述熱交換單元將所述系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能，并將循環(huán)水輸出至熱水存儲(chǔ)單元。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括殼體，及殼體內(nèi)的熱電發(fā)生子系統(tǒng)、電能處理子系統(tǒng)和熱能處理子系統(tǒng)；熱電發(fā)生子系統(tǒng)用于獲取系統(tǒng)用電信息及系統(tǒng)用熱信息，并根據(jù)系統(tǒng)用電信息輸出系統(tǒng)電能，及根據(jù)系統(tǒng)用熱信息輸出系統(tǒng)熱能；電能處理子系統(tǒng)用于根據(jù)系統(tǒng)電能、電網(wǎng)電能及系統(tǒng)用電信息確定目標(biāo)配電策略，并根據(jù)目標(biāo)配電策略對(duì)系統(tǒng)電能及電網(wǎng)電能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換處理；熱能處理子系統(tǒng)用于根據(jù)系統(tǒng)熱能及系統(tǒng)用熱信息控制熱交換單元運(yùn)行，將系統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)換為循環(huán)水熱能提供給用戶。本發(fā)明通過(guò)燃料電池?zé)犭娐?lián)供功能結(jié)構(gòu)的一體化及模塊化集成，實(shí)現(xiàn)社區(qū)及樓宇級(jí)的熱電聯(lián)供，系統(tǒng)占用空間小，安全性高。安全性高。安全性高。

技術(shù)研發(fā)人員：楊鋒 王宏剛 王彥波 李偉 趙小軍 王丹博

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東國(guó)創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.29

技術(shù)公布日：2022/4/12