本发明公开了一种兆瓦级氢燃料电池分布式发电系统，涉及燃料电池技术领域，其包括质子交换膜燃料电池组、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、控制系统和电能输出系统；质子交换膜燃料电池组、燃料供给系统、冷却系统和空气供给系统均与控制系统连接，冷却系统与质子交换膜燃料电池组之间通过管道连接并构成冷却水循环回路，本发明中可通过多个氢燃料电池系统的配合为独立用户稳定供电，具体的，启动控制系统，此时空气供给系统按照各个燃料电池系统的需求进行独立供气，燃料供给系统按照质子交换膜燃料电池组的需求提供气体反应物，质子交换膜燃料电池组将产生的电能连接输送到电能输出系统对外供电。