专利名称：光伏和燃料电池联合发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种独立发电系统，特别涉及一种光伏和燃料电池联合发电系统，属于清洁能源发电领域。
背景技术：
近些年来，我国太阳能光伏发电技术的开发和应用得到了很大发展，太阳能光伏发电的技术水平与实用化程度有了显著提高，其应用范围和规模不断扩大，光伏发电在解决边远地区人民生活用电和某些生产用电方面起到了重要作用，取得了良好的经济效益和显著的社会效益，随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，对供电质量，供电的保证率也提出了新的要求，我国现有的太阳能光伏发电系统基本上是独立方式运行，系统供电受季节与气象条件的影响使其稳定有效的持续电力供应受到影响和限制，为了达到这一目的，目前通过蓄电池储能来调整光伏发电系统的发电与供电之间的时间差，是保障稳定的主要手段，根据独立运行的光伏发电系统设计原则，用户对供电质量、供电保证率提出的要求愈高，系统对蓄电池的需要量也愈大，长期以来，对蓄电池(主要是铅酸电池)的依赖性是影响独立运行的光伏发电系统大量推广应用的重要原因，蓄电池储能投资高、寿命短、 折旧费高，使系统发电成本大大提高，铅酸蓄电池运行维护工作量大，容易引起污染环境， 我国边远山区多、海岛多的特点，独立运行的光伏发电系统仍然有着很大的需求，高密度、 低成本、长寿命、无污染的储能系统，具有较高的系统自我稳定性，提高光伏发电系统供电的稳定性，是深入普及光伏发电技术，进一步开拓市场的瓶颈。发明内容
本发明为提供一种光伏和燃料电池联合发电系统。
本发明所提供的一种光伏和燃料电池联合发电系统，光伏和燃料电池联合发电系统，包括光伏发电阵列、燃料电池堆、控制器，系统设置有超级电容，超级电容与光伏发电阵列的输出相连通，设置有电解槽，电解槽电解电源与光伏发电阵列的相连通，电解槽后设置有储氢装置，燃料电池堆所需的氢气从储氢装置中供给，系统设置有从光伏发电阵列到负载的输出电路，设置有从燃料电池堆到负载的输出电路，系统设置有计算机控制系统，所述的计算机控制系统中设置有光伏发电阵列最大功率点跟踪模块，所述的最大功率点跟踪模块采用滑模控制实现，所述的计算机控制系统中设置有电解槽电流控制模块，所述的电流控制模块采用滑模控制实现，所述的计算机控制系统中设置有燃料电池堆控制模块，所述的燃料电池堆控制模块采用滑模控制实现，电解槽和燃料电池堆上设置有循环水换热系统，通过循环和水箱中进行热交换，所述的电解槽和燃料电池堆上设置有温度传感器，温度传感器与计算机控制系统相联接，所述的计算机控制系统对系统电能应用进行优先顺序控制，当光伏发电阵列产生的电能大于负载时，多余的电能首先对超级电容充电，超级电容充满时再启动电解槽电解制氢储存在储氢装置中，光伏发电阵列产生的电能小于负载时，首先释放超级电容的电能，当释放超级电容的电能无法满足负载时，启动燃料电池堆发电供应负载。
本发明所提供的一种光伏和燃料电池联合发电系统，利用光伏发电阵列来产生电能，通过超级电容和电解氢的形式将多余的电能进行储存，当自然条件发生变化导致光伏发电阵列无法满足负载要求时，通过释放超级电容储存的能量和启动燃料电池堆发电来满足负载的供应，本系统设置有控制器，系统采用计算机控制，采用滑模控制技术跟踪光伏发电阵列的最大功率点来控制光伏阵列发电模块的电能，电能使用效率高，采用滑模技术控制电解槽制氢电流，制氢过程稳定可靠，采用滑模控制技术调节影响燃料电池堆的工艺参数来控制燃料电池堆的发电，系统效率高，工作稳定，整个系统采用计算机系统控制调度，电能分配合理，效率高，输出稳定，调节方便，可以方便的应用到需要独立发电的场合和住所。
图I是本发明的系统示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对该系统的阐述，不限制本发明的范围。
如图I所述，光伏和燃料电池联合发电系统，包括光伏发电阵列I、燃料电池堆2、 控制器9，在系统中设置有超级电容3，超级电容3与光伏发电阵列I的输出相连通，设置有电解槽4，电解槽4电解电源与光伏发电阵列I的相连通，电解槽后设置有储氢装置5，燃料电池堆2所需的氢气从储氢装置5中供给，系统设置有从光伏发电阵列I到负载6的输出电路，设置有从燃料电池堆2到负载6的输出电路，设置有从超级电容3到负载的输出电路，系统设置有计算机控制系统8，光伏电池阵列I、超级电容3、燃料电池堆2的输出均可至负载电路，所述的计算机控制系统8中设置有光伏发电阵列I最大功率点跟踪模块，最大功率点跟踪模块采用滑模控制实现，滑模控制技术是一种非线性系统控制方法，用于电力设备控制和新能源发电系统控制，可以用来控制混合发电系统中的各个非线性电力设备和发电装置，在控制设计上，光伏电池工作点在给定光照强度和电池温度后，采用光伏电池输出电压作为控制的参考输入信号，进而通过工作点调节作用保证光伏电池工作在给定的工作点上，利用滑模技术设计模块控制分几步完成，一是定义滑模控制器的切换超平面，二是根据切换超平面和光伏电池发电系统模型得出电流滑模控制律，三是得出控制器的稳定条件和所需控制参数设计出滑模控制模块，计算机控制系统8中设置有电解槽4电流控制模 ±夹，电流控制模块采用滑模控制实现，电流模块采用滑模控制由于参数比较简单，是公知的技术方法，所述的计算机控制系统8中设置有燃料电池堆2控制模块，燃料电池堆2控制模块采用滑模控制实现，电解槽4和燃料电池堆2上设置有循环水换热系统，通过循环和水箱 7中进行热交换，所述的电解槽4和燃料电池堆2上设置有温度传感器，温度传感器与计算机控制系统相联接，所述的计算机控制系统8对系统电能应用进行优先顺序控制，当光伏发电阵列I产生的电能大于负载时，多余的电能首先对超级电容3充电，超级电容3充满时再启动电解槽4电解制氢储存在储氢装置5中，光伏发电阵列I产生的电能小于负载时，首先释放超级电容3的电能，当释放超级电容3的电能无法满足负载时，启动燃料电池堆2发电供应负载。本发明计算机通过温度传感器根据电解槽4和燃料电池堆2的温度控制是否开启循环水换热系统及其开启量。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。
权利要求
1.光伏和燃料电池联合发电系统，包括光伏发电阵列(I)、燃料电池堆(2)、控制器(9)，其特征在于系统设置有超级电容(3)，超级电容(3)与光伏发电阵列(I)的输出相连通，设置有电解槽(4)，电解槽(4)电解电源与光伏发电阵列(I)的相连通，电解槽后设置有储氢装置(5)，燃料电池堆(2)所需的氢气从储氢装置(5)中供给，系统设置有从光伏发电阵列(I)到负载(6)的输出电路，设置有从燃料电池堆(2)到负载(6)的输出电路，系统设置有计算机控制系统(8)。
2.根据权利要求I所述的光伏和燃料电池联合发电系统，其特征在于所述的计算机控制系统(8)中设置有光伏发电阵列(I)最大功率点跟踪模块，所述的最大功率点跟踪模块采用滑模控制实现。
3.根据权利要求I所述的光伏和燃料电池联合发电系统，其特征在于所述的计算机控制系统(8)中设置有电解槽(4)电流控制模块，所述的电流控制模块采用滑模控制实现。
4.根据权利要求I所述的光伏和燃料电池联合发电系统，其特征在于所述的计算机控制系统(8 )中设置有燃料电池堆(2 )控制模块，所述的燃料电池堆(2 )控制模块采用滑模控制实现。
5.根据权利要求I所述的光伏和燃料电池联合发电系统，其特征在于电解槽(4)和燃料电池堆(2)上设置有循环水换热系统，通过循环和水箱(7)中进行热交换。
6.根据权利要求2所述的光伏和燃料电池联合发电系统，其特征在于所述的电解槽(4)和燃料电池堆(2)上设置有温度传感器，温度传感器与计算机控制系统相联接。
7.根据权利要求I所述的光伏和燃料电池联合发电系统，其特征在于所述的计算机控制系统(8)对系统电能应用进行优先顺序控制，当光伏发电阵列(I)产生的电能大于负载时，多余的电能首先对超级电容(3)充电，超级电容(3)充满时再启动电解槽(4)电解制氢储存在储氢装置(5)中，光伏发电阵列(I)产生的电能小于负载时，首先释放超级电容(3)的电能，当释放超级电容(3)的电能无法满足负载时，启动燃料电池堆(2)发电供应负载。
全文摘要
本发明涉及一种独立发电系统，属于清洁能源发电领域。该系统包括光伏发电阵列、燃料电池堆、控制器，系统设置有超级电容，超级电容与光伏发电阵列的输出相连通，设置有电解槽，电解槽电解电源与光伏发电阵列的相连通，电解槽后设置有储氢装置，燃料电池堆所需的氢气从储氢装置中供给，系统设置有从光伏发电阵列到负载的输出电路，设置有从燃料电池堆到负载的输出电路，系统设置有计算机控制系统，利用光伏发电阵列来产生电能，通过超级电容和电解氢的形式将多余的电能进行储存，采用滑模控制技术实现系统控制，系统效率高，工作稳定，可以方便的应用到需要独立发电的场合。
文档编号H02J9/00GK102983604SQ20121048084
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者邹启群, 俎洋辉, 刘岩, 郝安民, 武勇 申请人:国家电网公司, 河南省电力公司安阳供电公司