本发明涉及一种燃料电池电源系统及其能量控制方法，所述燃料电池电源系统包括燃料电池模块、锂电池模块、直流变换模块、直流输出模块、交流输出模块，所述直流变换模块包括DC/DC变换器单元和能量管理控制单元，其中：所述直流输出模块、所述交流输出模块通过直流母线与所述直流变换模块电连接，所述DC/DC变换器单元分别与所述燃料电池模块和/或所述锂电池模块电连接，所述能量管理控制单元电连接至所述DC/DC变换器单元，同时电连接至所述燃料电池模块和/或所述锂电池模块。本发明电路结构紧凑，使系统高效、长寿命运行，并且能够实现在系统各个部分间基本无通信的情况下的动态功率分配，保障了系统的全局稳定性。