一种固体氧化物燃料电池发电系统最优控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种固体氧化物燃料电池发电系统最优控制方法，该方法首先采集固体氧化物燃料电池系统的历史运行数据，建立固体氧化物燃料电池系统热电特性的仿射模型；然后选择满足最优系统功率特性性能时的热电参数指标函数，应用自适应动态规划的方法求解该指标函数的最小值所对应的最优控制量，构建一个评价网络去估计最优性能指标，将评价网络的估计值代入控制量中，实现评价网络的在线更新和自适应控制；最后建立输入上下限鲁棒项对固体氧化物燃料电池系统的输入变量项进行补偿，得到保证系统运行在安全外部输入区间。本发明专利技术实现了固体氧化物燃料电池发电系统的自适应管控并且维持了其安全可靠的气体、负载输入的协同，具有较高的实用价值。有较高的实用价值。有较高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物燃料电池发电系统最优控制方法


[0001]本专利技术涉及高温燃料电池系统健康管控
，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池发电系统最优控制方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池发电系统在国家“碳中和”领域将会被广泛采用，是一种将碳氢燃料中的化学能和空气一并送入电堆进行发电的重要设备。发电系统的最优热电特性控制问题是一直困扰我国相关领域自动化技术人员。随着经济模式的转变，经济生产中越来越注重节能降耗，对控制系统的性能要求也越来越高。固体氧化物燃料电池发电系统的强耦合特性表现为：四输入四输出之间的耦合非常严重，任何一个输入量的变化都会影响到4个输出量的变化。在实际工业现场，固体氧化物燃料电池发电系统的强耦合具体表现如下：
[0003](a)燃料流速增加，尾气燃烧室温度相应增加，导致系统的热稳定性降低；燃料流速降低，又使得尾气燃烧室及电堆温度稳定性降低，同时系统温度呈下降趋势，这是不利于电堆进行发电运转的。
[0004](b)电堆空气和旁路空气的作用在于控制固体氧化物燃料电池系统的热平衡，其流速的大小同样会引起系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池发电系统最优控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、采集固体氧化物燃料电池系统的历史运行数据，建立固体氧化物燃料电池系统热电特性的仿射模型；建立固体氧化物燃料电池系统热电特性的仿射模型如下公式所示：其中，x(t)为对应固体氧化物燃料电池系统的出口温度、尾气燃烧室温度、放电电压和负载功率的关于时间t的四维状态变量，u(t)为对应固体氧化物燃料电池系统实际的燃料流速、电堆空气流速、旁路空气流速和电流值的关于时间t的四维控制量；A
*T
,B
*T
,C
*T
,D
*T
为理想未知常值矩阵，ε(t)为有界的理想建模误差，Ψ(x(t))为tanh(x)；将固体氧化物燃料电池系统热电特性的仿射模型进行重建，得到如下公式所示的重建模型：模型：其中，为理想未知常值矩阵A
*T
,B
*T
,C
*T
,D
*T
的估计值，为实际建模误差，为通过固体氧化物燃料电池系统仿射模型所得到的状态量估计值，K1∈R
n*n
为设计矩阵，为可调参数，ρ＞1是个常量；将重建固体氧化物燃料电池系统热电特性的仿射模型的参数按如下规则更新：其中，θ
i
为正定矩阵，i＝1,2,3,4,5；当t
→
∞时，都收敛于σ，σ为趋近于稳态值的参数；分别记为A,B,C,D，因此重建的固体氧化物燃料电池系统热电特性的仿射模型化简为如下公式所示：其中，F(x)＝Ax(t)+Ctanh(x)+D,G(x)＝B；步骤2：选择最优热电特性性能指标函数J，应用自适应动态规划的方法求解该最优热电特性性能指标函数J的最小值所对应的最优控制量u*(t)，构建评价网络去估计最优热电特性性能指标函数J的最优热电特性性能指标将最优热电特性性能指标的估计值代入最优控制量u*(t)中，得到最优控制量u*(t)的估计值，实现评价网络的在线更新和自适应控制；选择的最优热电特性性能指标函数J如下公式所示：
其中，e(t)＝x
d
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴肖龙，王庆鹏，王硕，曾明如，胡凌燕，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：