(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211381873.2 (22)申请日 2022.11.07 (71)申请人 北京亿华 通科技股份有限公司 地址 100192 北京市海淀区西小口路6 6号 中关村东升科技园B-6号楼C座七层 C701室 (72)发明人 张国强　李飞强　李孝辉　张松　 王楠　蒋帅　张宇　 (74)专利代理 机构 北京共腾律师事务所 16 031 专利代理师 李保民 (51)Int.Cl. H01M 8/04029(2016.01) H01M 8/04014(2016.01) H01M 8/0432(2016.01) H01M 8/04701(2016.01)H01M 8/04858(2016.01) H02J 3/00(2006.01) H02J 3/32(2006.01) F24D 15/00(2022.01) (54)发明名称 基于双发动机的燃料电池热电联供系统及 其控制方法 (57)摘要 本发明提供了基于双发动机的燃料电池热 电联供系统及其控制方法， 系统设置有两套并联 的供电装置和供热装置； 供电装置设置有电锅 炉、 用电设备、 变流器、 锂电池、 DCDC、 集成空压机 控制器、 燃 料电池发动机， 所述变流器、 锂电池分 别电连接 所述电锅炉、 用电设备， 变流器、 锂电池 也依次电连接所述DCDC、 集成空压机控制器、 燃 料电池发动机， 燃料电池发动机设置有供热装 置， 设置有主散热子系统及自来水换热子系统， 提供供电和供热装置控制方法及相互协调控制 方法， 解决供热和供电相互协调的问题， 热电联 供系统两个燃料电池发动机的协同控制问题， 并 能够实现自动控制， 实时响应用电和用热需求， 同时满足了 燃料电池发动机稳定运行的要求。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115425254 A 2022.12.02 CN 115425254 A 1.基于双发动机的燃料电池热电联供系统， 其特征在于， 包括供电装置、 供热装置； 所 述供电装置设置有市电、 STS、 输出线路、 交流用电器、 隔离变压器、 储 能变流器DC/AC、 锂电 池、 24VDCDC、 蓄电池、 燃料电池； 所述市电输出端设置有所述STS， STS分别电连接所述交流 用电器、 隔离变压器的输入端， STS与用电器之间设置有所述输出线路， 隔离变压器的输出 端电连接所述储能变流器DC/AC的交流端， 储能变流器D C/AC的直流端分别电连接所述锂电 池、 燃料电池， 锂电池和燃料电池之间设置有串 联电连接的所述2 4VDCDC、 蓄电池； 锂电池和 燃料电池之间设置有直接电连接的线路； 所述燃料电池设置有供热装置， 所述供热装置设置有主散热子系统及自来水换热子系 统、 换热路出口、 换热路进口； 所述换热路出口、 换热路进口分别设置有温度传感器， 所述燃 料电池连接所述主散热子系统及自来水换热子系统， 主散热子系统及自来水换热子系统分 别通过所述换热路出口、 换 热路进口连接用户用热设备。 2.根据权利要求1所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统， 其特征在于， 所述系 统设置有两套并联的供电装置和供热装置， 所述供电装置设置有电锅炉、 用电设备、 变流 器、 锂电池、 DCDC、 集成空压机控制器、 燃料电池发动机， 所述变流器、 锂电池分别电连接所 述电锅炉、 用电设备， 变流器、 锂电池也依次电连接所述D CDC、 集成空压机控制器、 燃料电池 发动机， 燃料电池发动机设置有供热装置， 所述供热装置设置有主散热子系统及自来水换 热子系统。 3.根据权利要求2所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统， 其特征在于， 所述主 散热子系统及自来水换热子系统设置有排气管路、 冷却液补水路、 主水箱、 去离子罐、 液位 传感器、 第一电子节温器、 第二电子节温器、 热交换器、 换热路出口管路、 换热路进口管路、 主散热器、 主散热器出口温度传感器； 所述主散热器设置有进口、 出口、 排气口、 风扇， 所述 热交换器具有第一进口、 第二进口、 第一出口、 第二出口； 所述主 水箱具有第一进气口、 第二 进气口、 排液口； 所述排气管路连接所述燃料电池发动机的排气口， 所述主水箱的第一进气 口连接排气管路， 主 水箱的排液口通过冷却液补水路连接燃料电池发动机的冷却液补水进 口， 主水箱设置有所述液位传感器， 主水箱的第二进气口通过所述去离子罐连接所述主散 热器的排气口； 燃料电池发动机设置有依次相连的冷却液出口、 第一电子节温器、 热交换 器、 第二电子节温器、 主散热器、 主散热器出口温度传感器、 冷却液进口， 所述热 交换器第二 进口通过所述换热路进口管路连接换热路进口， 热 交换器第二出口通过换热路出口管路连 接换热路出口。 4.根据权利要求3所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统， 其特征在于， 所述第 一电子节温器、 第二电子节温器 分别具有第一进口、 第二进口、 出口， 第一电子节温器、 第二 电子节温器的第二进口分别连接所述主散热器出口温度传感器的出口， 所述燃料电池发动 机的冷却液 出口、 冷却液进口分别设置有温度传感器。 5.根据权利要求4所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统， 其特征在于， 所述第 二电子节温器的第一进口、 出口分别设置有温度传感器。 6.基于双发动机的燃料电池热电联供系统的供电装置控制方法， 其特征在于， 用于权 利要求3‑5任一项所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统的供电装置控制方法， 所 述供电装置在电网断电时快速响应为负载供电； 当无电网时由供电装置独立持续为负载供 电； 在负载使用电网功率 不足时进行功率补充， 并且按需实现离网和并 网的切换。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115425254 A 27.基于双发动机的燃料电池热电联供系统的供热装置控制方法， 其特征在于， 用于权 利要求3‑5任一项所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统的供热装置控制方法， 用 户根据需求供热热量改变流经热交换器的流量， 根据入堆水温的实际值和目标值的差值进 行控制， 采用PI的闭环控制， 使温度实际值接 近目标值。 8.根据权利要求7所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统的供热装置控制方 法， 其特征在于， 主散热子系统小循环 时， 控制主散热器的风扇停止； 小循环关闭至大循环 未完全开启过程中即掺混时， 第一电子节温器与主散热器共同控制保证温度不高于目标温 度； 主散热子系统大循环时， 控制主散热器的风扇转速， 使主散热器出口实际温度稳定在目 标温度±2范围内。 9.根据权利要求7所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统的供热装置控制方 法， 其特征在于， 第一电子节温器和主散热器控制目标均为所述燃料电池发动机冷却液进 口温度传感器的入堆水温， 第二电子节温器控制目标为主散热器散发热量， 当换热量大于 燃料电池发动机正常运行所需的热量时， 关闭第二电子节温器， 之后根据燃料电池发动机 冷却液进口温度传感器的水温调节第一电子节温器开度， 用于使入堆水温达 到目标值。 10.基于双发动机的燃料电池热电联供系统 的相互协调控制方法， 其特征在于， 用于权 利要求3‑5任一项所述的基于双发动机的燃料电池热电联供系统的相互协调控制方法， 包 括以下步骤： S1： 由交流负载计算需求电功率 W； S2： 计算用户需求热功率 Q； S3： 判断需求电功率W是否大于单个燃料电池发动机的额定功率P0， 若是则跳入S5， 若 否则跳入S4； S4： 启动第一个燃料电池发动机， 使输出功率 等于需求功率P0； S5： 启动第一个燃料电池发动机和第二个燃料电池发动机， 使燃料电池发动机总输出 功率等于需求功率P0； S6： 判断需求热功率Q是否大于当前工况燃料电池发动机产生热量Q1， 若是则跳入S7， 若否则跳入S 8； S7： 增大燃料电池发动机 输出功率， 使电锅炉加热， 补充不足热功率； S8： 维持所述燃料电池发动机输出功率， 通过两个电子节温器及主散热器风扇的控制 保证每个燃料电池发动机的平稳运行。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115425254 A 3