燃料电池作为一种高效、清洁的发电方式已成为21世纪继火力发电、水力发电和核能发电之后的第四代发电技术。本文从电力系统建模和仿真的角度全面分析了燃料电池这一新型“发电机”的发电原理和特性，对其发电特性和控制系统进行数学建模和仿真，以研究其作为新型“发电机”在不同外部需求信号下的动态响应，并进一步讨论了燃料电池DC/AC逆变系统的电压调节和控制。 燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能。因此本文首先全面分析燃料电池发电技术的化学原理，将其与传统的热机发电方式进行比较。燃料电池不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，能量转化效率高，环境友好，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。因此燃料电池在作为固定式发电站的应用上具有广阔的前景。 本文认为最适合作为固定式发电站-特别是满足区域性供电需求的燃料电池的选择必须从发电能力、使用寿命、商业可行性、运行的可靠性这几方面考虑。另外，对于一些发电能力充足、运行可靠，但是由于某一方面的技术限制还处于试验阶段的燃料电池，则着眼于这种技术难点突破的可能性和性价比。通过对各种类型的燃料电池技术状态和商业化程度的对比分析，可以发现碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池由于发电功率和其它一些技术条件的限制无法作为区域性电站实现供电。而就发电能力和运行可靠性而言磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池最有可能作为固定电站用于区域性供电。其中磷酸燃料电池是目前惟一可以获得商业化的燃料电池类型。 因此本文选择磷酸燃料电池发电站作为典型燃料电池系统结合燃料电池发电系统共性进行数学建模和仿真。数学建模时重点讨论燃料电池的燃料供应系统模型、等值电路模型、控制系统模型等。本文提出两种改进燃料电池动态响应特性的方法，仿真结果表明改进效果明显。燃料电池的特性决定了它的本体控制主要是电流控制，而电压控制和调节主要是由DC/AC逆变系统来实现的。文中针对不同类型的燃料电池发电站讨论了其逆变方式及电压跟踪调节策略。 文章最后指出燃料电池作为一种高效、清洁的新能源发电技术，以其无与伦比的优越性已经受到世界各国政府和科研机构的高度重视，是当今科技界最前沿的研究热点之一。燃料电池涉及到电化学以及电催化、热力学、膜科学与工程、微尺度传热与传质学、多相流体力学、自动控制等诸多学科，是典型的学科交叉技术。在新的发展形势下如何将燃料电池大规模地投入运用，特别是实现燃料电池供电。这一方面取决于燃料电池制造技术的逐步成熟；另一方面电力系统学科的任务将是研究燃料电池供电下的电力系统的特性与运行控制。下一步的研究则应当把重点放在DC/AC逆变系统的建模和不同电压调节策略的探讨上，并进一步分析燃料电池作为新型“发电机”引入电网后对电网的稳定安全特性将产生的影响。