一种燃料电池系统集群的功率分配方法及装置与流程

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统集群的功率分配方法及装置。

背景技术：

近年来，燃料电池作为一种高效、清洁的发电技术，广泛应用于车辆、船舶动力系统。而对于重型汽车、轨道列车、大中型船舶动力系统，单套燃料电池系统往往难以满足其需求功率，通常采用由多套燃料电池系统并联组成的燃料电池系统集群。例如，丰田汽车的燃料电池客车就安装了两套mirai燃料电池乘用车发动机进行驱动。

在燃料电池系统集群中，由于每套燃料电池系统的工作状态不会完全相同，比如冷却液温度不同、空压机工作状态不同等，每套燃料电池系统的工作效率也不完全相同。燃料电池系统集群中多套燃料电池系统集中输出的功率满足负载的需求功率，但如何在各套燃料电池系统之间合理分配功率以达到燃料电池系统集群整体效率最优，目前却很少有文献对此进行研究。

对于燃料电池系统集群，最简单易行的功率分配策略是在所有燃料电池系统之间平均分配功率(ieeeinternationalsymposiumonindustrialelectronics,istanbul；2014.pp.1-6)。虽然这种功率分配策略最简单，工程上也容易实现，但由于功率平均分配，燃料电池系统集群效率随功率的变化情况与单套燃料电池系统基本相同，低功率下系统效率较低，效率-功率曲线如图1所示，且为避免低功率下燃料电池电堆高电压带来的质子交换膜腐蚀，燃料电池系统集群最低输出功率限值pmin等于所有燃料电池系统最低功率限值之和npmin,i，并不利于负载运行。另一种简单易行的功率分配策略是控制各套燃料电池系统依次启动和停机。虽然这种功率分配策略可以拓宽燃料电池系统集群的功率输出范围，如图1所示，但燃料电池系统集群仅在低功率工作下整体效率高于平均分配策略下的燃料电池系统集群，在较大功率下效率反而更低。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种燃料电池系统集群的功率分配方法及装置，能够在燃料电池系统集群中逐级启动的各套燃料电池系统之间平均分配功率，实现优化燃料电池系统集群效率。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种燃料电池系统集群的功率分配方法，所述燃料电池系统集群由至少两套燃料电池系统并联组成，每套所述燃料电池系统的输出端通过dc/dc变流器并联到直流母线，或者通过dc/ac逆变器并联到交流母线；

所述功率分配方法，包括步骤：

s1、在所述燃料电池系统集群启动时，控制基准燃料电池系统启动；其中，所述基准燃料电池系统是预先从所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到；

s2、在所述基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制所述燃料电池系统集群内最高输出效率最大的所述燃料电池系统启动，以在启动的所有所述燃料电池系统之间平均分配所述燃料电池系统集群的总输出功率；

s3、重复执行步骤s2，直至所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，并在所有所述燃料电池系统之间平均分配所述燃料电池系统集群的总输出功率。

进一步地，所述燃料电池系统集群的功率分配方法，还包括步骤：

s4、在所述基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制所述燃料电池系统集群内最高输出效率最小的所述燃料电池系统停机，以在启动的所有所述燃料电池系统之间平均分配所述燃料电池系统集群的总输出功率；其中，所述第二预设功率小于所述第一预设功率；

s5、重复执行步骤s4，直至所述燃料电池系统集群内只有所述基准燃料电池系统启动。

进一步地，所述预先从所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到所述基准燃料电池系统，具体为：

对所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统进行功率扫描，得到所有所述燃料电池系统的效率-功率曲线；

根据所有所述燃料电池系统的效率-功率曲线，分别提取每一套所述燃料电池系统的最高输出效率；

按照所述最高输出效率数值从大到小的顺序对所有所述燃料电池系统进行排序，将第一套所述燃料电池系统作为所述基准燃料电池系统。

进一步地，所述燃料电池系统的效率-功率曲线为：

其中，η为所述燃料电池系统的输出效率。

进一步地，所述第一预设功率是与所述基准燃料电池系统的满意效率对应的第一输出功率；其中，所述满意效率是根据所述基准燃料电池系统的效率-功率曲线而设定的。

进一步地，所述第二预设功率是与所述基准燃料电池系统的满意效率对应的第二输出功率；其中，所述满意效率是根据所述基准燃料电池系统的效率-功率曲线而设定的。

第二方面，本发明一实施例提供一种燃料电池系统集群的功率分配装置，所述燃料电池系统集群由至少两套燃料电池系统并联组成，每套所述燃料电池系统的输出端通过dc/dc变流器并联到直流母线，或者通过dc/ac逆变器并联到交流母线；

所述功率分配装置分别与每套所述燃料电池系统的控制器和dc/dc变流器进行通讯，或者分别与每套所述燃料电池系统的控制器和dc/ac逆变器进行通讯；

所述功率分配装置包括：

启动控制模块，用于在所述燃料电池系统集群启动时，控制基准燃料电池系统启动；其中，所述基准燃料电池系统是预先从所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到；

功率分配模块，用于在所述基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制所述燃料电池系统集群内最高输出效率最大的所述燃料电池系统启动，以在启动的所有所述燃料电池系统之间平均分配所述燃料电池系统集群的总输出功率，并重复执行上述操作，直至所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，以在所有所述燃料电池系统之间平均分配所述燃料电池系统集群的总输出功率。

进一步地，所述功率分配模块，还用于在所述基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制所述燃料电池系统集群内最高输出效率最小的所述燃料电池系统停机，以在启动的所有所述燃料电池系统之间平均分配所述燃料电池系统集群的总输出功率，并重复执行上述操作，直至所述燃料电池系统集群内只有所述基准燃料电池系统启动；其中，所述第二预设功率小于所述第一预设功率。

进一步地，所述燃料电池系统集群的功率分配装置，还包括功率扫描模块；

所述功率扫描模块，用于对所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统进行功率扫描，得到所有所述燃料电池系统的效率-功率曲线，根据所有所述燃料电池系统的效率-功率曲线，分别提取每一套所述燃料电池系统的最高输出效率，并按照所述最高输出效率数值从大到小的顺序对所有所述燃料电池系统进行排序，将第一套所述燃料电池系统作为所述基准燃料电池系统。

进一步地，所述功率扫描模块，还用于定期对所述燃料电池系统集群内所有燃料电池系统进行功率扫描，更新所有所述燃料电池系统的排列顺序。

相比于现有技术，本发明的实施例具有如下有益效果：

通过预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择基准燃料电池系统，在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，再不断在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，从而能够结合逐级启动策略和平均分配策略，在燃料电池系统集群中逐级启动的各套燃料电池系统之间平均分配功率，实现优化燃料电池系统集群效率。

附图说明

图1为现有功率分配策略下的燃料电池系统集群效率-功率曲线图；

图2为本发明第一实施例中的一种燃料电池系统集群的结构示意图；

图3为本发明第一实施例中的一种燃料电池系统集群的功率分配方法的流程示意图；

图4为本发明第一实施例中的优选实施例的流程示意图；

图5为本发明第一实施例中的燃料电池系统的满意效率区间示意图；

图6为本发明第一实施例中的一套120kw燃料电池系统的电堆输出功率、空气压缩机功率、水泵功率、散热风机功率等辅机功耗随电流变化的曲线图；

图7为本发明第一实施例中的基准燃料电池系统的效率曲线图；

图8为本发明第一实施例中的燃料电池系统集群中三套燃料电池系统采用同步启停控制策略、逐级启停策略以及46％满意效率控制和47％满意效率控制方法的效率对比图；

图9为本发明第一实施例中的采用47％满意效率控制下加载减载过程中燃料电池系统集群的效率变化图；

图10为本发明第二实施例中的一种燃料电池系统集群的功率分配装置的结构示意图；

图11为本发明第二实施例中的优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。本实施例提供的方法可以由相关的服务器执行，且下文均以服务器作为执行主体为例进行说明。

请参阅图2-9。

如图2-3所示，第一实施例提供一种燃料电池系统集群的功率分配方法。

所述燃料电池系统集群由至少两套燃料电池系统并联组成，每套燃料电池系统的输出端通过dc/dc变流器并联到直流母线，或者通过dc/ac逆变器并联到交流母线。

所述功率分配方法，包括步骤：

s1、在燃料电池系统集群启动时，控制基准燃料电池系统启动；其中，基准燃料电池系统是预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到。

s2、在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率。

s3、重复执行步骤s2，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，并在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率。

作为示例性地，在步骤s1中，预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择基准燃料电池系统，并在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，以便后续根据检测的基准燃料电池系统的输出功率判断是否增加控制一套燃料电池系统启动。

在步骤s2～s3中，当基准燃料电池系统启动之后，实时检测基准燃料电池系统的输出功率，不断在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率。

本实施例通过预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择基准燃料电池系统，在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，再不断在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，从而能够结合逐级启动策略和平均分配策略，在燃料电池系统集群中逐级启动的各套燃料电池系统之间平均分配功率，实现优化燃料电池系统集群效率。

如图4所示，在优选的实施例当中，所述燃料电池系统集群的功率分配方法，还包括步骤：

s4、在基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最小的燃料电池系统停机，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率；其中，第二预设功率小于第一预设功率。

s5、重复执行步骤s4，直至燃料电池系统集群内只有基准燃料电池系统启动。

作为示例性地，在步骤s4～s5中，当基准燃料电池系统启动之后，实时检测基准燃料电池系统的输出功率，不断在基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最小的燃料电池系统停机，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内只有基准燃料电池系统启动。

本实施例通过预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择基准燃料电池系统，在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，再不断在基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最小的燃料电池系统停机，以在余下启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内只有基准燃料电池系统启动，从而能够结合逐级停机策略和平均分配策略，在燃料电池系统集群中逐级停机余下的各套燃料电池系统之间平均分配功率，实现优化燃料电池系统集群效率。

在优选的实施例当中，所述预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到基准燃料电池系统，具体为：预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中指定选择一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

本实施例能够根据负载的需求功率，从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中指定选择一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

在优选的实施例当中，所述预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到基准燃料电池系统，具体为：对燃料电池系统集群内所有燃料电池系统进行功率扫描，得到所有燃料电池系统的效率-功率曲线；根据所有燃料电池系统的效率-功率曲线，分别提取每一套燃料电池系统的最高输出效率；按照最高输出效率数值从大到小的顺序对所有燃料电池系统进行排序，将第一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

在本实施例的一优选实施方式中，燃料电池系统的效率-功率曲线为：

式中，η为燃料电池系统的输出效率。

作为示例性地，在燃料电池系统集群内所有燃料电池系统都处于正常工作状态时，通过控制燃料电池系统集群的总输出功率在燃料电池系统集群内各套燃料电池系统之间分配，使燃料电池系统集群中每一套燃料电池系统的输出功率从低到高进行变化，从而得到每一套燃料电池系统的效率-功率曲线。根据燃料电池系统集群内所有燃料电池系统的效率-功率曲线，分别提取每一套燃料电池系统的最高输出效率ηmax，并按照ηmax数值从大到小的顺序对所有燃料电池系统进行排序，将第一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

本实施例通过按照ηmax数值从大到小的顺序对所有燃料电池系统进行排序，将具备最大ηmax的燃料电池系统作为下一次燃料电池系统集群启动的基准燃料电池系统，并根据ηmax数值排序，以在基准燃料电池系统的输出功率增大过程中优先控制ηmax数值大的燃料电池系统启动，在功率减小的过程中优先控制ηmax数值小的燃料电池系统停机。

在优选的实施例当中，第一预设功率是与基准燃料电池系统的满意效率对应的第一输出功率；其中，满意效率是根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线而设定的。

在优选的实施例当中，第二预设功率是与基准燃料电池系统的满意效率对应的第二输出功率；其中，满意效率是根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线而设定的。

需要说明的是，根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线设定满意效率ηsat，与满意效率ηsat对应的基准燃料电池系统的输出功率存在两个，即数值大的第一输出功率p1和数值小的第二输出功率p2。

考虑到当基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率，即第一输出功率p1时，增加控制一套燃料电池系统启动并平分第一输出功率p1，存在第一输出功率p1被平分后小于第二预设功率，即第二输出功率p2的可能。若此时基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率，即第二输出功率p2，则需要控制此套燃料电池系统停机，基准燃料电池系统的输出功率又恢复到大于第一预设功率，即第一输出功率p1的状态，那么燃料电池系统集群将处于不停的启动、停机震荡中，无法稳定工作。因此，在设定满意效率ηsat时，需满足第一输出功率p1大于第二输出功率p2的两倍，即p1＞2p2。其中，燃料电池系统集群的满意效率区间示意图如图5所示。

作为示例性地，本实施例通过根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线设定满意效率，将与满意效率对应的第一输出功率作为第一预设功率，以便后续根据检测的基准燃料电池系统的输出功率与第一预设功率的比较结果判断是否增加控制一套燃料电池系统启动，将与满意效率对应的第二输出功率作为第二预设功率，以便后续根据检测的基准燃料电池系统的输出功率与第二预设功率的比较结果判断是否增加控制一套燃料电池系统停机。

如图6-9所示，以由三套同一型号燃料电池系统组成的燃料电池系统集群为例。该型号燃料电池系统的净输出功率120kw，电堆输出功率、空气压缩机功率、水泵功率、散热风机功率、扣除辅机消耗的燃料电池系统净输出功率等随着电流的变化如图6所示。单套该型号燃料电池系统在不同电流下的系统输出效率如图7所示。可以看到，该型号燃料电池系统最高输出效率出现在50a左右，最高输出效率ηmax为48％左右，对应系统净输出功率为26kw。

如果设定46％作为满意效率ηsat，第一输出功率p1和第二输出功率p2对应的系统净输出功率分别为66kw和11.4kw，p1比p2的两倍要大。在燃料电池系统集群启动时，首先启动一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统，在基准燃料电池系统的输出功率达到66kw时，启动第二套燃料电池系统，两套燃料电池系统功率平分，功率都是33kw；当基准燃料电池系统功率再次达到66kw时，集群输出功率132kw，启动第三套燃料电池系统，功率在三套燃料电池系统间平均分配，每套输出功率44kw，继续增大燃料电池系统集群功率，三套燃料电池系统功率同步上涨。此时燃料电池系统集群效率曲线如图8所示，可以看出，燃料电池系统集群效率在66kw至360kw范围内都比逐级启停控制时要高，低于66kw时，与逐级启停一样都只有基准燃料电池系统在工作，燃料电池系统集群效率与逐级启停相同。而且，与同步启停策略相比，在低功率范围内满意功率控制策略效果要比同步启停要高，在三套燃料电池系统都启动并正常工作时，燃料电池系统集群效率与同步启停一样，都是三套燃料电池系统平均分配功率，效率相同。

如果设定47％作为满意效率ηsat，第一输出功率p1和第二输出功率p2对应的系统净输出功率分别为50kw和14.4kw，p1比p2的两倍要大。在燃料电池系统集群启动时，首先启动一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统，在基准燃料电池系统的输出功率达到50kw时，启动第二套燃料电池系统，两套燃料电池系统功率平分，功率都是25kw；当基准燃料电池系统功率再次达到50kw时，燃料电池系统集群输出功率100kw，启动第三套燃料电池系统，功率在三套燃料电池系统间平均分配，每套输出功率33.3kw，继续增大燃料电池系统集群功率，三套燃料电池系统功率同步上涨。此时燃料电池系统集群效率曲线如图8所示，可以看出，燃料电池系统集群效率与46％的满意效率控制相比具有更高效率。

图9中显示了以47％为满意效率时，燃料电池系统集群在加载、减载过程中的功率和效率随时间变化的情况。燃料电池系统集群在60s内从最低功率增加到最高功率，保持20s后，再从最高功率在60s内逐渐降低到最低功率。从最低功率开始，燃料电池系统集群中只启动了基准燃料电池系统，到8.3s时，燃料电池系统集群功率增大到50kw，对应基准燃料电池系统47％满意效率时的p1点功率，启动第二套燃料电池系统，燃料电池系统集群效率回升；到16.7s时，燃料电池系统集群功率达到100kw，对应基准燃料电池系统再次达到47％满意效率时的p1点功率，启动第三套燃料电池系统，功率平均分配，燃料电池系统集群效率再次回升。随着时间延续，三套燃料电池系统功率达到最大值后，功率从最大值逐步下降，时间到132.8s时，燃料电池系统集群功率降低到43.2kw，对应基准燃料电池系统47％满意效率时的p2点功率14.4kw，燃料电池系统集群中退出一套燃料电池系统，燃料电池系统集群效率从47％上升，到135.2s时，燃料电池系统集群功率降低到28.8kw，对应基准燃料电池系统47％满意效率时的p2点功率14.4kw，燃料电池系统集群中再有一套燃料电池系统退出工作，只剩下基准燃料电池系统在工作，直至燃料电池系统功率降到最低。

请参阅图10-11。

如图10所示，第二实施例提供一种燃料电池系统集群的功率分配装置。

所述燃料电池系统集群由至少两套燃料电池系统并联组成，每套燃料电池系统的输出端通过dc/dc变流器并联到直流母线，或者通过dc/ac逆变器并联到交流母线。

所述功率分配装置分别与每套燃料电池系统的控制器和dc/dc变流器进行通讯，或者分别与每套燃料电池系统的控制器和dc/ac逆变器进行通讯；

所述功率分配装置包括：

启动控制模块21，用于在燃料电池系统集群启动时，控制基准燃料电池系统启动；其中，基准燃料电池系统是预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到。

功率分配模块22，用于在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，并重复执行上述操作，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，以在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率。

作为示例性地，通过启动控制模块21，预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择基准燃料电池系统，并在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，以便后续通过功率分配模块22，根据检测的基准燃料电池系统的输出功率判断是否增加控制一套燃料电池系统启动。

通过功率分配模块22，当基准燃料电池系统启动之后，实时检测基准燃料电池系统的输出功率，不断在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率。

本实施例通过启动控制模块21在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，再通过功率分配模块22不断在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，从而能够结合逐级启动策略和平均分配策略，在燃料电池系统集群中逐级启动的各套燃料电池系统之间平均分配功率，实现优化燃料电池系统集群效率。

在优选的实施例当中，功率分配模块22，还用于在基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最小的燃料电池系统停机，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，并重复执行上述操作，直至燃料电池系统集群内只有基准燃料电池系统启动；其中，第二预设功率小于第一预设功率。

作为示例性地，通过功率分配模块22，当基准燃料电池系统启动之后，实时检测基准燃料电池系统的输出功率，不断在基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最小的燃料电池系统停机，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内只有基准燃料电池系统启动。

本实施例通过启动控制模块21在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，再通过功率分配模块22不断在基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最小的燃料电池系统停机，以在余下启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内只有基准燃料电池系统启动，从而能够结合逐级停机策略和平均分配策略，在燃料电池系统集群中逐级停机余下的各套燃料电池系统之间平均分配功率，实现优化燃料电池系统集群效率。

在优选的实施例当中，所述预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择得到基准燃料电池系统，具体为：预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中指定选择一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

本实施例能够根据负载的需求功率，从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中指定选择一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

如图11所示，在优选的实施例当中，所述燃料电池系统集群的功率分配装置，还包括功率扫描模块23；

功率扫描模块23，用于对燃料电池系统集群内所有燃料电池系统进行功率扫描，得到所有燃料电池系统的效率-功率曲线，根据所有燃料电池系统的效率-功率曲线，分别提取每一套燃料电池系统的最高输出效率，并按照最高输出效率数值从大到小的顺序对所有燃料电池系统进行排序，将第一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

在优选的实施例当中，功率扫描模块23，还用于定期对燃料电池系统集群内所有燃料电池系统进行功率扫描，更新所有燃料电池系统的排列顺序。

在本实施例的一优选实施方式中，燃料电池系统的效率-功率曲线为：

式中，η为燃料电池系统的输出效率。

作为示例性地，在燃料电池系统集群内所有燃料电池系统都处于正常工作状态时，通过控制燃料电池系统集群的总输出功率在燃料电池系统集群内各套燃料电池系统之间分配，使燃料电池系统集群中每一套燃料电池系统的输出功率从低到高进行变化，从而得到每一套燃料电池系统的效率-功率曲线。根据燃料电池系统集群内所有燃料电池系统的效率-功率曲线，分别提取每一套燃料电池系统的最高输出效率ηmax，并按照ηmax数值从大到小的顺序对所有燃料电池系统进行排序，将第一套燃料电池系统作为基准燃料电池系统。

本实施例通过功率扫描模块23按照ηmax数值从大到小的顺序对所有燃料电池系统进行排序，将具备最大ηmax的燃料电池系统作为下一次燃料电池系统集群启动的基准燃料电池系统，并根据ηmax数值排序，以通过功率分配模块22在基准燃料电池系统的输出功率增大过程中优先控制ηmax数值大的燃料电池系统启动，在功率减小的过程中优先控制ηmax数值小的燃料电池系统停机。

在优选的实施例当中，第一预设功率是与基准燃料电池系统的满意效率对应的第一输出功率；其中，满意效率是根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线而设定的。

在优选的实施例当中，第二预设功率是与基准燃料电池系统的满意效率对应的第二输出功率；其中，满意效率是根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线而设定的。

需要说明的是，根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线设定满意效率ηsat，与满意效率ηsat对应的基准燃料电池系统的输出功率存在两个，即数值大的第一输出功率p1和数值小的第二输出功率p2。

考虑到当基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率，即第一输出功率p1时，增加控制一套燃料电池系统启动并平分第一输出功率p1，存在第一输出功率p1被平分后小于第二预设功率，即第二输出功率p2的可能。若此时基准燃料电池系统的输出功率小于第二预设功率，即第二输出功率p2，则需要控制此套燃料电池系统停机，基准燃料电池系统的输出功率又恢复到大于第一预设功率，即第一输出功率p1的状态，那么燃料电池系统集群将处于不停的启动、停机震荡中，无法稳定工作。因此，在设定满意效率ηsat时，需满足第一输出功率p1大于第二输出功率p2的两倍，即p1＞2p2。

作为示例性地，本实施例通过根据基准燃料电池系统的效率-功率曲线设定满意效率，将与满意效率对应的第一输出功率作为第一预设功率，以便后续通过功率分配模块22，根据检测的基准燃料电池系统的输出功率与第一预设功率的比较结果判断是否增加控制一套燃料电池系统启动，将与满意效率对应的第二输出功率作为第二预设功率，以便后续通过功率分配模块22，根据检测的基准燃料电池系统的输出功率与第二预设功率的比较结果判断是否增加控制一套燃料电池系统停机。

综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过预先从燃料电池系统集群内所有燃料电池系统中选择基准燃料电池系统，在燃料电池系统集群启动时，先控制基准燃料电池系统启动，再不断在基准燃料电池系统的输出功率大于第一预设功率时，优先控制燃料电池系统集群内最高输出效率最大的燃料电池系统启动，以在启动的所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，直至燃料电池系统集群内所有燃料电池系统全部启动，在所有燃料电池系统之间平均分配燃料电池系统集群的总输出功率，从而能够结合逐级启动策略和平均分配策略，在燃料电池系统集群中逐级启动的各套燃料电池系统之间平均分配功率，实现优化燃料电池系统集群效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。