24、燃料电池分布式发电系统的电力电子接口与保护问题

燃料电池分布式发电系统的电力电子接口与保护问题

1. 燃料电池分布式发电系统的基本运行情况

燃料电池分布式发电（FC DG）系统在电力供应中有着重要作用。当(\vert V_{FC}\vert = 12680)或(1.014PU)，基于公式(\vert V_{FC}\vert > \vert E\vert)，PEMFC DG系统会向电网注入(50kVar)的无功功率。通过公式(\delta_{FC} = \theta_{z} - \cos^{-1}(\frac{\vert Z\vert P}{\vert E\vert \vert V_{FC}\vert} + \frac{\vert E\vert}{\vert V_{FC}\vert} \cos\theta_{z}))可计算电压角度，经计算(\delta_{FC} = 8.869^{\circ})。又因为(\delta_{S} > \delta_{E})，所以PEMFC DG系统作为发电机运行，向电网提供(400kW)的有功功率。值得注意的是，当系统处于轻载状态时，无功功率(Q)可能为负，这意味着FC DG在向电网提供有功功率的同时需要消耗无功功率。

2. 燃料电池接入电网的保护问题

2.1 短路水平变化

短路水平由故障点的等效系统阻抗决定。引入FC DG系统后，等效网络阻抗可能降低，导致故障水平增加。在故障情况下，高故障电流可能超过之前设定的断路器的分断能力，使断路器无法正常工作，还可能导致电流互感器（CT）饱和。此外，当故障发生在有一个或多个分布式电源（DG）的馈线上时，会出现保护盲区现象。如在特定情况下，FC位于故障点和馈线继电器之间，会使继电器检测到的电流减小，但网络总故障电流会增加