张扬扬, 吕学勤, 王 敏, 顾冬霞

(1.上海电力大学, 上海 200090; 2.国网上海市北供电公司, 上海 200040;3.国网上海青浦供电公司, 上海 200000)

燃料电池具有零排放、能量转换效率高、燃料来源多样并可灵活取自于可再生能源等优势[1],被视为替代现有化石能源的新型可再生能源。但是也存在着以下不足[2],如燃料电池不能实现能量流的双向流动,且根据电流变化和电压变化幅度大、输出特性较软,负载功率波动影响燃料电池的输出效率。基于燃料电池为主能源,锂电池为辅助能源的混合动力系统能够实现能量流的双向流动,并具有动态响应快等优点,因此研究燃料电池和锂电池组成的混合动力系统的能量管理具有重要的意义。

燃料电池混合动力系统的能量管理是将负载正常运行所需要的功率合理地分配到燃料电池和锂电池,既满足负载要求,又能保证2个电池组工作在有效工作区间内。

现有的燃料电池混合动力系统能量管理控制策略主要为开关控制策略和功率跟随控制策略。开关控制策略比较简单,仅以锂电池的荷电状态(State of Charge,SOC)为判断燃料电池工作的唯一条件,但在锂电池的SOC值处在下边界附近且高于最小SOC值时,燃料电池不工作,负载仅由锂电池提供能量,若此刻负载突然增大,低SOC值的锂电池难以满足负载的瞬时大功率需求,降低了燃料电池负载系统的动态响应能力。此外,当锂电池处在SOC边界值附近时,会高频率充放电,这样不利于锂电池的长期使用。……