CN111564884B - 一种分布式发电***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式发电***及其控制方法，发电***包括主控模块，甲醇制氢模块，质子交换膜燃料电池模块，***电源模块和人机交互模块；还包括能量缓存模块和用于提供备用氢气的氢气安全模块；所述甲醇制氢模块、质子交换膜燃料电池模块、***电源模块、人机交互模块、能量缓存模块和氢气安全模块均与所述主控模块控制相连；还包括用于连接负载的负载总线，所述负载总线与所述质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件和所述能量缓存模块的电能管理组件星形连接；所述负载总线上设置有电压传感器和电流传感器，并与所述主控模块相连。本发明***具有结构设计合理，安全性能较好，本发明方法具有功率波动小，有利于提高发电效率等优点。

Description

一种分布式发电***及其控制方法
技术领域
本发明涉及分布式发电技术领域，特别的涉及一种采用质子交换膜燃料电池和甲醇制氢的分布式发电***及其控制方法。
背景技术
现代电力***在地震、水灾、暴风、冰雪、雷电等自然灾害面前表现得十分脆弱，电网上任何一点故障所产生的扰动都会以光速波及，严重的可能会引发大面积停电，甚至全网崩溃。面对这种大电网停电可能导致的灾难性后果，推动“大电网+分布式发电”的供电模式，可在电网崩溃和意外灾害情况下，维持重要用户的供电，避免灾难性的后果发生，极大的提高供电可靠性。因此分布式发电特别适用于军用特殊电源、供电网难以达到的边远分散用户和重要区域的备用电源。
质子交换膜燃料电池发电技术具有污染小，能量转化效率高，噪声低，燃料来源广泛、易于建设、维修方便等优点。质子交换膜燃料电池可以选择氢气和液态甲醇等燃料，被认为是电动汽车、分布式电站的核心技术。然而质子交换膜燃料电池的寿命受功率波动的影响大，发电效率低，且目前高压气态纯氢属于易燃易爆物品，受国家法规严格管制。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，安全性能较好，功率波动小，有利于提高发电效率的分布式发电***及其控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种分布式发电***，包括主控模块，用于处理甲醇水溶液并提取氢气的甲醇制氢模块，用于控制氢和氧发生电化学反应并产生电能的质子交换膜燃料电池模块，用于***供电控制的***电源模块和用于人机交互操控的人机交互模块；其特征在于，还包括用于储存电能的能量缓存模块和用于提供备用氢气的氢气安全模块；所述甲醇制氢模块、质子交换膜燃料电池模块、***电源模块、人机交互模块、能量缓存模块和氢气安全模块均与所述主控模块控制相连；还包括用于连接负载的负载总线，所述负载总线与所述质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件和所述能量缓存模块的电能管理组件星形连接；所述负载总线上设置有电压传感器和电流传感器，并与所述主控模块相连。
进一步的，所述甲醇制氢模块包括用于储存甲醇水溶液的甲醇燃料箱、用于输送甲醇水溶液的燃料泵、用于氢气制取和提纯的反应器和提纯器；用于给所述反应器和提纯器加热的加热器；用于暂存提取氢气的缓冲罐；所述缓冲罐内设置有用于检测氢气压力的压力传感器，所述甲醇燃料箱内设置有液位传感器。
一种分布式发电控制方法，其特征在于，获取如上所述的分布式发电***，运行时，通过所述负载总线的电压传感器和电流传感器检测负载的用电功率数据并反馈至所述主控模块，所述主控模块根据接收到的用电功率数据计算需求功率和对应的氢气需求量对各模块进行控制，包括控制所述甲醇制氢模块的制氢速率，通过所述质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件调节输出功率，通过所述能量缓存模块吸收或释放电能以保证所述质子交换膜燃料电池模块的功率稳定输出，通过所述氢气安全模块给所述甲醇制氢模块提供备用氢气以保证氢气供给速度的稳定。
进一步的，所述甲醇制氢模块包括用于控制所述甲醇制氢模块启停的甲醇制氢控制组件，用于储存甲醇水溶液的甲醇燃料箱、用于输送甲醇水溶液的燃料泵、用于氢气制取和提纯的反应器和提纯器；用于给所述反应器和提纯器加热的加热器；用于暂存提取氢气的缓冲罐；所述缓冲罐内设置有用于检测氢气压力的压力传感器，所述甲醇燃料箱内设置有液位传感器；
运行时，所述主控模块对所述甲醇制氢模块和所述氢气安全模块的控制包括如下步骤：
启动前，先检测所述缓冲罐内的压力和所述甲醇燃料箱内的液位高度，若所述甲醇燃料箱内的液位高度小于最低液位设定高度，所述甲醇制氢控制组件控制所述甲醇制氢模块保持停机状态，并通过所述主控模块向所述人机交互模块发送提示信息，用于提醒加注甲醇水溶液；若所述缓冲罐内的压力小于最小设定启动压力，则控制所述氢气安全模块向所述缓冲罐内充入氢气，以维持所述甲醇制氢模块的内部处于氢气环境；若甲醇燃料箱内的液位高度大于最低液位设定高度，且所述缓冲罐内的压力大于最小设定启动压力，所述甲醇制氢控制组件控制所述甲醇制氢模块进入启动状态，开始制取氢气；
启动后，检测反应器和提纯器的温度，若反应器和提纯器的温度均小于最小设定工作温度，控制所述***电源模块为加热器供电，对所述反应器和提纯器进行加热，直到反应器和提纯器的温度均大于最小设定工作温度，并停止所述氢气安全模块向所述缓冲罐内充入氢气；若反应器和提纯器的温度均大于最大设定工作温度，控制所述***电源模块切断对加热器的供电，停止加热。
启动后，所述甲醇制氢控制组件根据氢气需求量设定燃料泵初始转速，抽取甲醇水溶液注入反应器制取氢气；实时检测所述缓冲罐内的压力，若该压力大于最小设定启动压力，且小于最小设定工作压力，则增加所述燃料泵的转速，增大制氢速率；若该压力大于最大设定工作压力，则降低所述燃料泵的转速，减小制氢速率。
所述氢气需求量采用如下公式获取：
Qac＝Qth×ξ
Qth＝(PFC÷ηFC)×282(L/h)
式中，PFC为质子交换膜燃料电池输出功率，ηFC为发电效率，ξ为修正系数。
进一步的，所述燃料泵采用PWM方式进行控制，其初始转速采用如下步骤进行确定：
S1、先获取燃料泵在不同占空比控制下的泵送相同甲醇水溶液的流量值，并制作插值表；
S2、依据氢气需求量Qac计算甲醇重整反应中的甲醇水溶液流量：
Figure GDA0004050986290000031
式中，ρ为甲醇水溶液密度(g/L)，δ为甲醇质量分数(％)；
S3、将计算得到的甲醇水溶液流量代入插值表中，计算出燃料泵PWM的占空比，作为控制燃料泵初始转速的控制占空比。
启动后，所述压力传感器间隔时间t1对缓冲罐内的氢气压力进行检测，控制所述燃料泵的占空比的增量采用如下公式进行计算：
Δu＝kp*Δp+ki*p(k)
Δp＝p(k)-p(k-1)
其中，kp与ki为修正系数，Δp为气压增量，p(k)和p(k-1)分别为第k次压力测量值和第k-1次压力测量值。
作为优化，所述质子交换膜燃料电池模块还包括燃料电池控制组件，运行时，所述主控模块对所述质子交换膜燃料电池模块的控制包括如下步骤：当质子交换膜燃料电池模块启动时，通过直流变换器限制质子交换膜燃料电池模块的输出功率，并按照需求功率的N％呈阶跃式增加进行逐步加载，加载间隔时间为t2，直至输出功率等于需求功率；当质子交换膜燃料电池模块停止运行时，通过直流变换器限制质子交换膜燃料电池模块的输出功率，并按照需求功率的N％呈阶跃式减小进行逐步卸载，卸载间隔时间为t3，直到完全停止运行。
所述质子交换膜燃料电池模块运行时，所述直流变换组件通过限电流方式改变质子交换膜燃料电池堆的输出功率，其输出功率采用如下方式进行判定：
若ψ1＜ψ＜1，其输出功率＝负载功率-能量缓存模块的功率，其中ψ为能量缓存模块的SOC；
若ψ2＜ψ＜ψ1，其输出功率在最小功率到额定功率之间；
若ψ3＜ψ＜ψ2，其输出功率在额定功率和最大功率之间；
若ψ4＜ψ＜ψ3，燃料电池堆的输出功率保持最大功率；
若ψ＜ψ4，且能量缓存模块SOC继续降低，则质子交换膜燃料电池堆的输出功率保持最大功率，并通过所述主控模块向所述人机交互模块发送提示信息，用于提醒负载超载。
综上所述，本发明***具有结构设计合理，安全性能较好，本发明方法具有功率波动小，有利于提高发电效率等优点。
附图说明
图1为一种分布式发电***的结构示意图。
图2为一种分布式发电***控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1所示，一种分布式发电***，包括主控模块，用于处理甲醇水溶液并提取氢气的甲醇制氢模块，用于控制氢和氧发生电化学反应并产生电能的质子交换膜燃料电池模块，用于***供电控制的***电源模块和用于人机交互操控的人机交互模块；用于储存电能的能量缓存模块、用于提供备用氢气的氢气安全模块和用于连接负载的负载总线。所述主控模块与所述甲醇制氢模块、质子交换膜燃料电池模块、***电源模块、人机交互模块、能量缓存模块和氢气安全模块相连，控制各模块的工作状态，其结构为带多路通信串口的单片机。
所述负载总线与所述质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件和所述能量缓存模块的电能管理组件星形连接；所述负载总线上设置有电压传感器和电流传感器，并与所述主控模块相连。
甲醇制氢模块，从甲醇水燃料箱抽取甲醇水溶液进行重整反应，生成氢气与一氧化碳的混合气体，经过提纯，输出氢气纯度在99.95％以上的氢气。其结构包含甲醇制氢控制组件、甲醇燃料箱、燃料泵、换热器、加热器、反应器、提纯器、甲烷化反应器、过滤器和缓冲罐，以及液体流量计、气体流量计、管道和阀门以及配套传感器。所述缓冲罐内设置有用于检测氢气压力的压力传感器，所述甲醇燃料箱内设置有液位传感器。甲醇制氢控制组件与分布式发电***主控模块连接。
质子交换膜燃料电池模块，与甲醇制氢模块通过氢气管路连接，使用来自甲醇制氢模块的纯氢和空气作为反应气体，通过氢与氧的电化学反应产生电力。其结构包括燃料电池控制组件、质子交换膜燃料电池堆、空气供应组件、氢气供应/循环组件、散热组件、直流变换组件以及配套的各类传感器。燃料电池控制组件与分布式发电***主控模块连接。
能量缓存模块，通过电路与质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件连接，用于吸收储存(或释放)部分电能，以维持燃料电池工作在高效功率段。其结构包括储能组件和电能管理***组件。
氢气安全模块，为燃料电池模块和甲醇制氢模块提供备用氢气，保证设备安全；为分布式发电***提供氢气泄露检测报警和应急处置功能。其结构包括备用氢气组件、氢气泄露报警组件和安全控制组件。安全控制组件与分布式发电***主控模块连接。
***电源模块，与分布式发电***主控模块连接，用于分布式发电***的供电；
人机交互模块，主体为电脑，安装有分布式发电***专用软件，与分布式发电***主控模块连接，通过显示器显示检测的***数据信息，操作人员通过此模块可人工干预和控制分布式发电***运行。
负载总线，与用质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件和能量缓存模块的电能管理***组件星型连接，设置有电压和电流传感器。为用电设备提供电力。
本实施例中，通过负载总线的电压传感器和电流传感器检测负载的用电功率数据传输给分布式发电***主控模块；主控模块根据接收到的用电功率数据计算需求功率和对应的氢气需求量对各模块进行控制，具体包括：
通过控制甲醇制氢模块的燃料泵转速调节甲醇制氢模块的制氢速率。
通过质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件调节质子交换膜燃料电池模块的输出功率。
通过能量缓存模块吸收/释放电力使质子交换膜燃料电池模块输出功率处于最佳状态。
通过氢气安全模块弥补甲醇制氢模块在分布式发电***主控模块对制氢速率进行调节时的反应滞后。
通过***电源模块为分布式发电***进行供电控制；
通过人机交互模块显示检测的***数据信息，将操作人员的操作信息传输至分布式发电***主控模块。
其中，对甲醇制氢模块部分的控制方法包括：
当甲醇制氢模块启动时，先检测缓冲罐内的氢气压力是否均大于0.1Mpa，以及甲醇燃料箱的液位高度是否高于***保护液位值。若缓冲罐氢气压力小于0.1MPa，则打开氢气安全模块的备用氢气组件，向缓冲罐内充入氢气以维持甲醇制氢模块内部处于氢气环境。若甲醇燃料箱的液位高度低于***保护设定值，则甲醇制氢控制组件拒绝甲醇制氢模块进入启动状态，并通过分布式发电***主控模块向人机交互模块发送信息提醒操作人员及时加注甲醇水燃料。若两项检测数据都符合启动要求，则***电源模块为加热器通电，为反应器和提纯器加热。
启动后，检测反应器和提纯器的温度，当检测到反应器和提纯器的温度大于350℃时，停止备用氢气组件向缓冲罐充氢气。甲醇制氢模块此时进入正常运行状态，甲醇制氢模块将开始少量制取氢气以自我维持设备内部的纯氢环境。
在甲醇制氢模块正常运行制氢过程中，若检测到液位高度低于***保护液位值，则向分布式发电***主控模块发送液位信息，通过人机交互模块提醒操作人员加注甲醇水燃料。
当检测到反应器和提纯器的温度大于400℃时，则加热器停止工作，***电源模块切断对加热器的供电。
当甲醇制氢控制组件在收到分布式发电***主控模块的控制信号后，启动燃料泵，按照氢气需求量设定燃料泵初始转速，抽取燃料注入反应器，开始制取氢气。制氢过程中若反应器或提纯器的温度低于350℃，则***电源模块为加热器通电，为反应器和提纯器加热，以维持反应温度。
在制氢过程中，实时检测缓冲罐内的氢气压力，若制氢过程中缓冲罐内氢气压力大于0.18Mpa，则降低燃料泵转速，减小制氢量直至停止。若制氢过程中缓冲罐内氢气压力小于0.12Mpa，则增大燃料泵转速，增大制氢速率。
具体地，本实施例中，氢气需求量是通过以下方式确定的：
质子交换膜燃料电池输出功率为PFC(单位kW)，发电效率为ηFC(单位％)，则氢气理论需求量为：
Qth＝(PFC÷ηFC)×282(L/h)
实际的氢气需求量为理论值×修正系数ξ：
Qac＝Qth×ξ
修正系数ξ与分布式发电***配置相关，本实施例中ξ的取值范围为1.05～1.5。
本实施例中，燃料泵转速采用PWM方式进行控制，甲醇水溶液密度ρ(g/L)，甲醇质量分数δ(％)，燃料泵的初始转速是通过以下方式确定的：
1、先在实验室内，采用同一型号的燃料泵泵送相同参数的甲醇水溶液，从1％～100％逐步改变PWM控制的占空比，控制燃料泵以不同的速度泵送甲醇水溶液，测量不同PWM占空比下甲醇水溶液的流量值，并绘制插值表。
2、依据氢气需求量Qac计算甲醇重整反应中的甲醇水溶液流量：
Figure GDA0004050986290000061
3、将通过计算得到的甲醇水溶液流量代入插值表中，计算出燃料泵在初始状态下PWM占空比，进而确定该PWM占空比控制下的转速即为燃料泵的初始转速。
为使制氢速率稳定在设定范围内，燃料泵的转速通过以下方式进行调节。
本实施例中，通过气压传感器每隔0.2S采集一次缓冲罐内氢气压力值，将第k次和(k-1)次气压测量值分别计为p(k)和p(k-1)，从而确定气压增量Δp＝p(k)-p(k-1)，即本次气压数据和上次气压数据的差值，进一步采用以下方式计算燃料泵的PWM占空比增量Δu：
Δu＝kp*Δp+ki*p(k)
其中，kp与ki为修正系数，本实施例中，kp＝0.4；ki＝0.065。
同时，本实施例中，对质子交换膜燃料电池模块的控制方法包括：
当质子交换膜燃料电池模块启动运行时，通过直流变换器限制质子交换膜燃料电池堆的输出功率，沿燃料电池控制组件内部程序设定的加载曲线进行功率加载；当质子交换膜燃料电池模块关机停止时，通过直流变换器限制质子交换膜燃料电池堆的输出功率，沿燃料电池控制组件内部程序设定的卸载曲线进行功率卸载。
本实施例中，加载和卸载方式分别如下：
加载：按照额定功率的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％进行阶跃式加载，每次加载间隔时间2s。
卸载：按照卸载前***运行功率的75％、50％、25％进行卸载。
当质子交换膜燃料电池模块收到分布式发电***主控模块的控制信号时，直流变换组件通过限电流方式改变质子交换膜燃料电池堆的输出功率，使质子交换膜燃料电池堆输出功率处于最优工作区间。
本实施例中，燃料电池堆的输出功率是通过以下方式判定的：
将能量缓存模块的SOC计为ψ，
若0.81＜ψ＜1，燃料电池堆的输出功率＝负载功率-能量缓存模块功率；
若0.71＜ψ＜0.81，燃料电池堆的输出功率在最小功率到额定功率之间变化；
若0.51＜ψ＜0.7，燃料电池堆的输出功率在额定功率和最大功率之间变化；
若0.31＜ψ＜0.5，燃料电池堆的输出功率保持最大功率；
若ψ＜0.3，燃料电池堆的输出功率保持最大功率。若能量缓存模块SOC仍然继续降低，***提示操作人员负载超载。
另外，本实施例中，质子交换膜燃料电池模块的散热组件采用增量式PID的控制方法。通过改变散热风扇的转速实现对质子交换膜燃料电池堆内部反应温度的控制。
具体的，温度的增量PID控制采用了如下方法：
燃料电池控制组件以20Hz的频率采集温度信号，将第z次、(z-1)次和(z-2)次采集的温度数据分别计为T(z)、T(z-1)和T(z-2)，则散热风扇的转速增量为：
Δe＝Kp*[T(z)-T(z-1)]+Ki*T(z)+Kd*[T(z)+T(z-2)-2*T(z-1)]
其中，Kp、Ki、Kd为实验数据。
进一步，所述能量缓存模块控制方法包括：
(1)若总线负载大于质子交换膜燃料电池模块的最大输出功率，能量缓存模块运行置于输出模式：输出功率＝负载功率-燃料电池最大功率。
(2)若总线负载大于质子交换膜燃料电池模块的额定输出功率，小于质子交换膜燃料电池模块的最大输出功率，则能量缓存模块运行置于输出模式：输出功率＝负载功率-燃料电池额定功率。
(3)若总线负载小于质子交换膜燃料电池模块的额定输出功率，则能量缓存模块运行置于充能模式：充能功率＝燃料电池额定功率-负载功率。
(4)若总线负载小于质子交换膜燃料电池模块的最小输出功率，则能量缓存模块运行置于充能模式：充能功率＝燃料电池额定功率-负载功率或充能功率＝能量缓存模块最大充能功率。
进一步，所述氢气安全模块控制方法包括：
i.若甲醇制氢模块的缓冲罐内氢气压力小于0.1MPa，则打开备用氢气组件的供气回路，向缓冲罐内充入氢气以维持甲醇制氢模块内部处于氢气环境。
ii.若甲醇制氢模块在质子交换膜燃料电池模块正常运行时氢气供应不足，则打开备用氢气组件的供气回路向燃料电池提供正常运行所需要的氢气。
iii.若氢气泄露报警组件检测到分布式发电***出现氢气泄露，则发送一个报警信号给安全控制组件，安全控制组件立即切断氢气安全模块内部的氢气管路，启动强制换气装置，同时向分布式发电***主控模块传输此报警信号。分布式发电***主控模块接收信号后，断开燃料电池的输出回路、关闭质子交换膜燃料电池模块的氢气管路、停止甲醇制氢。人机交互模块显示报警信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分布式发电控制方法，其特征在于，获取分布式发电***，所述分布式发电***包括主控模块，用于处理甲醇水溶液并提取氢气的甲醇制氢模块，用于控制氢和氧发生电化学反应并产生电能的质子交换膜燃料电池模块，用于***供电控制的***电源模块和用于人机交互操控的人机交互模块；还包括用于储存电能的能量缓存模块和用于提供备用氢气的氢气安全模块；所述甲醇制氢模块、质子交换膜燃料电池模块、***电源模块、人机交互模块、能量缓存模块和氢气安全模块均与所述主控模块控制相连；还包括用于连接负载的负载总线，所述负载总线与所述质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件和所述能量缓存模块的电能管理组件星形连接；所述负载总线上设置有电压传感器和电流传感器，并与所述主控模块相连；
运行时，通过所述负载总线的电压传感器和电流传感器检测负载的用电功率数据并反馈至所述主控模块，所述主控模块根据接收到的用电功率数据计算需求功率和对应的氢气需求量对各模块进行控制，包括控制所述甲醇制氢模块的制氢速率，通过所述质子交换膜燃料电池模块的直流变换组件调节输出功率，通过所述能量缓存模块吸收或释放电能以保证所述质子交换膜燃料电池模块的功率稳定输出，通过所述氢气安全模块给所述甲醇制氢模块提供备用氢气以保证氢气供给速度的稳定；
所述甲醇制氢模块包括用于控制所述甲醇制氢模块启停的甲醇制氢控制组件，用于储存甲醇水溶液的甲醇燃料箱、用于输送甲醇水溶液的燃料泵、用于氢气制取和提纯的反应器和提纯器；用于给所述反应器和提纯器加热的加热器；用于暂存提取氢气的缓冲罐；所述缓冲罐内设置有用于检测氢气压力的压力传感器，所述甲醇燃料箱内设置有液位传感器；
运行时，所述主控模块对所述甲醇制氢模块和所述氢气安全模块的控制包括如下步骤：
启动前，先检测所述缓冲罐内的压力和所述甲醇燃料箱内的液位高度，若所述甲醇燃料箱内的液位高度小于最低液位设定高度，所述甲醇制氢控制组件控制所述甲醇制氢模块保持停机状态，并通过所述主控模块向所述人机交互模块发送提示信息，用于提醒加注甲醇水溶液；若所述缓冲罐内的压力小于最小设定启动压力，则控制所述氢气安全模块向所述缓冲罐内充入氢气，以维持所述甲醇制氢模块的内部处于氢气环境；若甲醇燃料箱内的液位高度大于最低液位设定高度，且所述缓冲罐内的压力大于最小设定启动压力，所述甲醇制氢控制组件控制所述甲醇制氢模块进入启动状态，开始制取氢气；
启动后，检测反应器和提纯器的温度，若反应器和提纯器的温度均小于最小设定工作温度，控制所述***电源模块为加热器供电，对所述反应器和提纯器进行加热，直到反应器和提纯器的温度均大于最小设定工作温度，并停止所述氢气安全模块向所述缓冲罐内充入氢气；若反应器和提纯器的温度均大于最大设定工作温度，控制所述***电源模块切断对加热器的供电，停止加热。
2.如权利要求1所述的分布式发电控制方法，其特征在于，启动后，所述甲醇制氢控制组件根据氢气需求量设定燃料泵初始转速，抽取甲醇水溶液注入反应器制取氢气；实时检测所述缓冲罐内的压力，若该压力大于最小设定启动压力，且小于最小设定工作压力，则增加所述燃料泵的转速，增大制氢速率；若该压力大于最大设定工作压力，则降低所述燃料泵的转速，减小制氢速率。
3.如权利要求2所述的分布式发电控制方法，其特征在于，所述氢气需求量采用如下公式获取：
Qac＝Qth×ξ
Qth＝(PFC÷ηFC)×282
式中，PFC为质子交换膜燃料电池输出功率，ηFC为发电效率，ξ为修正系数，Qth为氢气理论需求量。
4.如权利要求2所述的分布式发电控制方法，其特征在于，所述燃料泵采用PWM方式进行控制，其初始转速采用如下步骤进行确定：
S1、先获取燃料泵在不同占空比控制下的泵送相同甲醇水溶液的流量值，并制作插值表；
S2、依据氢气需求量Qac计算甲醇重整反应中的甲醇水溶液流量：
Figure FDA0004093206210000021
式中，ρ为甲醇水溶液密度(g/L)，δ为甲醇质量分数(％)；
S3、将计算得到的甲醇水溶液流量代入插值表中，计算出燃料泵PWM的占空比，作为控制燃料泵初始转速的控制占空比。
5.如权利要求4所述的分布式发电控制方法，其特征在于，启动后，所述压力传感器间隔时间t1对缓冲罐内的氢气压力进行检测，控制所述燃料泵的占空比的增量采用如下公式进行计算：
Δu＝kp*Δp+ki*p(k)
Δp＝p(k)-p(k-1)
其中，kp与ki为修正系数，Δp为气压增量，p(k)和p(k-1)分别为第k次压力测量值和第k-1次压力测量值。
6.如权利要求1所述的分布式发电控制方法，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池模块还包括燃料电池控制组件，运行时，所述主控模块对所述质子交换膜燃料电池模块的控制包括如下步骤：当质子交换膜燃料电池模块启动时，通过直流变换器限制质子交换膜燃料电池模块的输出功率，并按照需求功率的N％呈阶跃式增加进行逐步加载，加载间隔时间为t2，直至输出功率等于需求功率；当质子交换膜燃料电池模块停止运行时，通过直流变换器限制质子交换膜燃料电池模块的输出功率，并按照需求功率的N％呈阶跃式减小进行逐步卸载，卸载间隔时间为t3，直到完全停止运行。
7.如权利要求6所述的分布式发电控制方法，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池模块运行时，所述直流变换组件通过限电流方式改变质子交换膜燃料电池堆的输出功率，其输出功率采用如下方式进行判定：
若0.81＜ψ＜1，其输出功率＝负载功率-能量缓存模块的功率，其中ψ为能量缓存模块的SOC；
若0.71＜ψ＜0.81，其输出功率在最小功率到额定功率之间；
若0.51＜ψ＜0.7，其输出功率在额定功率和最大功率之间；
若0.31＜ψ＜0.5，燃料电池堆的输出功率保持最大功率；
若ψ＜0.3，且能量缓存模块SOC继续降低，则质子交换膜燃料电池堆的输出功率保持最大功率，并通过所述主控模块向所述人机交互模块发送提示信息，用于提醒负载超载。
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