一种功率快速响应方法、系统及电子设备与流程

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种功率快速响应方法、系统及电子设备。

背景技术：

1、在采用燃料电池作为发电方式的微电网中，电网调度周期通常为秒级或分钟级。在单组或多组并联的燃料电池发电系统中，通常关注的是稳态运行下的系统效率、电堆健康度及寿命管理，而并未考虑发电功率的瞬时响应机制。

2、燃料电池机组受限于电化学反应速率及供气滞后特性，功率提升速率通常较慢，难以独立满足微电网对瞬时功率请求的快速响应要求，从而影响微电网中对瞬时功率请求的响应效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种功率快速响应方法、系统及电子设备，其具体方案如下：

2、一种功率快速响应方法，包括：

3、获得功率需求值、储能电池的当前工作功率及多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的当前发电功率；

4、基于所述功率需求值及所述多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的当前发电功率确定功率偏差值；

5、基于所述储能电池的特性参数及当前工作功率，确定所述储能电池是否满足对所述功率偏差值的供应需求；

6、响应于所述储能电池满足对所述功率偏差值的供应需求，控制由所述储能电池响应所述功率偏差值，控制所述每组燃料电池机组维持所述当前发电功率；

7、响应于所述储能电池不满足对所述功率偏差值的供应需求，根据所述功率需求值及所述储能电池的当前工作功率的差值确定所述多组燃料电池机组的需求总功率，根据所述每组燃料电池机组的当前发电功率将所述需求总功率分配至每组燃料电池机组，控制所述每组燃料电池机组按照分配的目标发电功率发电。

8、进一步的，所述基于所述储能电池的特性参数及当前工作功率，确定所述储能电池是否满足对所述功率偏差值的供应需求，包括：

9、根据所述储能电池在当前荷电状态、当前工作功率及当前工作时长下的开路电压和直流内阻，确定所述储能电池承担所述功率偏差值时的端电压；

10、判断所述端电压是否超过目标阈值，得到判断结果；

11、响应于所述判断结果表征所述端电压未超过所述目标阈值，确定所述储能电池满足对所述功率偏差值的供应需求；

12、响应于所述判断结果表征所述端电压超过所述目标阈值，确定所述储能电池不满足对所述功率偏差值的供应需求。

13、进一步的，所述根据所述储能电池在当前荷电状态、当前工作功率及当前工作时长下的开路电压和直流内阻，确定所述储能电池承担所述功率偏差值时的端电压，包括：

14、获得预先建立的所述储能电池的特性参数表，所述特性参数表中包括：储能电池的不同荷电状态、不同工作功率、不同工作时长下的开路电压和直流内阻与所述储能电池的端电压间的对应关系；

15、查询所述特性参数表，确定所述特性参数表中与所述储能电池在当前荷电状态、当前工作功率及当前工作时长下的开路电压和直流内阻下对应的端电压。

16、进一步的，所述根据所述每组燃料电池机组的当前发电功率将所述需求总功率分配至每组燃料电池机组，包括：

17、根据所述需求总功率及处于运行状态的燃料电池机组的数量，确定所述每组燃料电池机组的平均功率；

18、根据所述每组燃料电池机组的平均功率与所述当前发电功率的比例关系，确定每组燃料电池机组的目标发电功率。

19、进一步的，在所述响应于所述储能电池满足对所述功率偏差值的供应需求，控制由所述储能电池响应所述功率偏差值，控制所述每组燃料电池机组维持所述当前发电功率之后，还包括：

20、根据所述功率需求值及所述储能电池的当前工作功率的差值确定所述多组燃料电池机组的需求总功率；

21、根据所述每组燃料电池机组的当前发电功率将所述需求总功率分配至每组燃料电池机组，控制所述每组燃料电池机组按照分配的目标发电功率发电。

22、进一步的，还包括：

23、在所述每组燃料电池机组达到所述目标发电功率后，调整所述多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的发电功率，以使所述每组燃料电池机组的健康状态、工作效率及功率波动满足目标条件。

24、进一步的，所述调整所述多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的发电功率，包括：

25、构建目标函数，所述目标函数至少包括：工作效率调整项、健康状态均衡项及功率波动抑制项，所述工作效率调整项基于所述每组燃料电池机组的实时发电功率与最优运行功率的偏差确定，所述健康状态均衡项基于所述每组燃料电池机组的健康状态确定；

26、根据所述目标函数确定所述每组燃料电池机组的发电功率。

27、进一步的，所述根据所述目标函数确定所述每组燃料电池机组的发电功率，包括：

28、确定约束条件，所述约束条件包括：功率平衡约束、输出功率约束及升降载速率约束，所述功率平衡约束为：每组处于运行状态的燃料电池机组的发电功率之和等于所述功率需求值与所述储能电池的当前工作功率的差值，所述输出功率约束为：每组所述燃料电池机组的输出功率处于目标范围内，所述升降载速率约束为：每组燃料电池机组在运算周期内的功率变化值不超过所述燃料电池机组的最大升降载速率与所述运算周期的乘积；

29、根据所述目标函数，确定满足所述约束条件的所述每组燃料电池机组的发电功率。

30、一种功率快速响应系统，包括：

31、获得单元，用于获得功率需求值、储能电池的当前工作功率及多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的当前发电功率；

32、第一确定单元，用于基于所述功率需求值及所述多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的当前发电功率确定功率偏差值；

33、第二确定单元，用于基于所述储能电池的特性参数及当前工作功率，确定所述储能电池是否满足对所述功率偏差值的供应需求；

34、第一控制单元，用于响应于所述储能电池满足对所述功率偏差值的供应需求，控制由所述储能电池响应所述功率偏差值，控制所述每组燃料电池机组维持所述当前发电功率；

35、第二控制单元，用于响应于所述储能电池不满足对所述功率偏差值的供应需求，根据所述功率需求值及所述储能电池的当前工作功率的差值确定所述多组燃料电池机组的需求总功率，根据所述每组燃料电池机组的当前发电功率将所述需求总功率分配至每组燃料电池机组，控制所述每组燃料电池机组按照分配的目标发电功率发电。

36、一种电子设备，包括：

37、存储器，用于存储计算机程序；

38、处理器，用于执行所述计算机程序，以使所述电子设备能够实现以下步骤：

39、获得功率需求值、储能电池的当前工作功率及多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的当前发电功率；

40、基于所述功率需求值及所述多组燃料电池机组中每组燃料电池机组的当前发电功率确定功率偏差值；

41、基于所述储能电池的特性参数及当前工作功率，确定所述储能电池是否满足对所述功率偏差值的供应需求；

42、响应于所述储能电池满足对所述功率偏差值的供应需求，控制由所述储能电池响应所述功率偏差值，控制所述每组燃料电池机组维持所述当前发电功率；

43、响应于所述储能电池不满足对所述功率偏差值的供应需求，根据所述功率需求值及所述储能电池的当前工作功率的差值确定所述多组燃料电池机组的需求总功率，根据所述每组燃料电池机组的当前发电功率将所述需求总功率分配至每组燃料电池机组，控制所述每组燃料电池机组按照分配的目标发电功率发电。

44、从上述技术方案可以看出，本技术公开的功率快速响应方法、系统及电子设备，在储能电池能够满足功率偏差值的供应需求的情况下，直接利用储能电池的快速响应特性响应功率偏差，以使发电系统能够在极短的时间内完成对功率需求的响应，提高了微电网中对瞬时功率请求的响应效率；其次，在储能电池无法承担功率偏差时，为每组燃料电池机组分配相应的发电功率，避免了部分机组承担过大的功率而导致发电系统出现异常的问题，保证了在不同工况下发电系统均能够有效的对功率需求进行响应；另外，在调用储能电池响应功率偏差之前，先基于储能电池的特性参数及当前工作功率判断其是否能够安全承担该功率偏差，避免了盲目调用储能电池导致其运行参数不满足要求的风险，保障了储能电池及整个发电系统的运行安全。