第43卷第7期2023年7月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentVol.43No.7Jul.2023计及多堆燃料电池效率特性的氢储混合系统协调优化控制方法王鑫，涂春鸣，郭祺，侯玉超，肖凡（湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心，湖南长沙410082）摘要：针对传统多堆燃料电池的控制方法难以解决系统全功率范围高效运行与暂态电压稳定的问题，提出了一种计及多堆燃料电池效率特性的氢储混合系统协调优化控制方法，分为系统优化分配层与装备协调控制层。在系统优化分配层，提出了一种优化分配与轻载运行策略，以多堆燃料电池系统的效率最优为目标求解全功率映射集合，实现多堆燃料电池功率的优化分配，并避免燃料电池运行于轻载区间；在装备协调控制层，提出了一种燃料电池和电池组暂态功率快速平衡控制与稳态能量互补方法，实现两者之间暂、稳态的能量互补，抑制系统直流母线电压波动，提高系统的运行稳定性。基于Simulink平台进行算例分析，结果验证了所提协调优化控制方法的可行性与正确性。关键词：氢储混合系统；多堆燃料电池；效率特性；功率分配；协调控制中图分类号：TM761；TK02文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.2022060080引言在“双碳”战略背景下，我国正加快向以清洁能源为主体的新型电力系统转变［1⁃2］。氢燃料电池作为一种高效、环保的发电装置，在未来具有广阔的发展前景［3］。其中，质子交换膜燃料电池（protonexchangemembranefuelcell，PEMFC）因具有清洁高效、运行温度低、启动速度快、可长期供电的优点而受到广泛的关注［4］。目前，氢燃料电池与储能的混合系统（简称为“氢储混合系统”）已在分布式发电、家庭供电、电动汽车、轨道交通、船舶、移动设备等领域得到大量的应用［5］。以氢燃料电池为核心电源的混合供电系统已成为当前的研究热点［6］。氢储混合系统由燃料电池、储能设备、直流变换器等组成。由于燃料电池自身具有功率响应延迟特性［7］，难以快速跟踪负荷功率突变，通常引入储能设备作为燃料电池供电的辅助设备，利用储能设备的高动态响应特性补偿负荷突变下直流系统的暂态功率缺额，实现氢储混合系统的高效、可靠运行。目前，国内外学者已对氢储混合系统的协调优化控制进行了相关研究，主要集中在氢储混合系统的控制策略［8⁃11］、多堆燃料电池的联合运行等方面［12⁃15］。在氢储混合系统的控制策略方面：文献［8］介绍了一种应用于电动汽车的燃料电池-储能电池-超级电容混合系统的能量管理策略，以降...
