一种固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法技术方案

一种固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法，所述方法包括步骤：获取预设数量的固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量；根据预设数量的所述固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量筛选振荡分析子集；根据所述振荡分析子集获取振荡根因检测算法的最优参数；根据所述最优参数确定所述振荡分析子集中各过程变量间的因果关系；根据所述因果关系确定所述固体氧化物燃料电池系统的振荡根因。本申请提供的一种固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法能准确、高效地检测出系统振荡根因，解决了固体氧化物燃料电池系统振荡根因定位效率低且影响系统运行的技术问题。影响系统运行的技术问题。影响系统运行的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法


[0001]本专利技术属于固体氧化物燃料电池系统
，具体涉及一种固体氧化物燃料电池系 统振荡根因检测方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种通过高温电化学反应直接将燃料中的化学能转换 为电能的发电技术。与传统燃料发电相比，SOFC技术极大地减少了化石燃料在能量转换中 的能量损失，并且避免了硫氧化物和氮氧化物的排放，大幅降低了二氧化碳的排放。燃料 电池的发电进程不受卡诺循环的限定，具备高效发电、低碳环保的优点。在实际发电过程 中，由于温度、压力、流量等因素的不稳定，相应的电化学反应会受到影响，从而降低 SOFC系统的性能。
[0003]SOFC系统具有强耦合特性，一个SOFC系统由多个子系统组成，包括一个SOFC电堆、 一个重整子系统、气体供应单元和废气燃烧子系统。每个子系统包含众多变量，变量之间 也具有耦合关系。因此，当某处发生振荡时，振荡信号可以很容易地在多个控制回路中传 播，它会影响到其他部分甚至是整个系统，造成系统故障从而影响整个系统的性能和寿 命。例如，SOFC电堆出口气体的属性(温度、流速、成分、水碳比等)的突变会造成尾气 燃烧室的温度抖振，引起燃烧室燃烧性能的改变，燃烧性能的改变进一步导致燃烧室内部 温度的陡升和陡降。作为整个SOFC系统的高温热源峰值部件，其温度的抖振会顺着气体 回路间接对热交换器和电堆温度产生影响，进而影响这个系统的运行特性。
[0004]因此，为了降低由SOFC系统振荡造成的性能退化和延长SOFC系统的使用寿命，检测 SOFC系统振荡根因至关重要。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种固体氧 化物燃料电池系统振荡根因检测方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方 法，所述方法包括步骤：
[0007]获取预设数量的固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量；
[0008]根据预设数量的所述固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量筛选振荡分析子集；
[0009]根据所述振荡分析子集获取振荡根因检测算法的最优参数；
[0010]根据所述最优参数确定所述振荡分析子集中各过程变量间的因果关系；
[0011]根据所述因果关系确定所述固体氧化物燃料电池系统的振荡根因。
[0012]优选地，所述获取预设数量的固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量包括步骤：
[0013]在所述固体氧化物燃料电池系统中布置测量变量检测传感器；
[0014]在所述固体氧化物燃料电池系统中布置操作变量检测传感器；
[0015]通过所述测量变量检测传感器获取所述固体氧化物燃料电池系统振荡时第一数
量的测 量变量；
[0016]通过所述操作变量检测传感器获取所述固体氧化物燃料电池系统振荡时第二数量的操 作变量；
[0017]将第一数量的所述测量变量和第二数量的所述操作变量汇总作为所述振荡过程变量。
[0018]优选地，所述根据预设数量的所述固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量筛选振荡分 析子集包括步骤：
[0019]获取预设数量所述振荡过程变量；
[0020]使用主成分分析法计算每个所述振荡过程变量的主成分系数和方差；
[0021]对所述方差进行降序排列并计算累计方差贡献率；
[0022]从所有所述振荡过程变量中删除对应所述累计方差贡献率大于预设值的所述振荡过程 变量并得到第一剩余量振荡过程变量；
[0023]根据所述第一剩余量振荡过程变量中每一所述振荡过程变量对应的主成分系数和方差 计算剩余每个所述振荡过程变量的振荡显著性指标；
[0024]从所述第一剩余量振荡过程变量中删除对应所述振荡显著性指标小于预设值的所述振 荡过程变量并得到第二剩余量振荡过程变量；
[0025]将所述第二剩余量振荡过程变量中的所有所述振荡过程变量组成所述振荡分析子集。
[0026]优选地，所述累计方差贡献率的表达式为：
[0027][0028]其中，λ
i
表示所述方差，m表示所述第一剩余量振荡过程变量中振荡过程变量的个 数，n表示预设数量所述振荡过程变量中振荡过程变量的个数，i表示所述振荡过程变量 的序号。
[0029]优选地，所述根据所述振荡分析子集获取振荡根因检测算法的最优参数包括步骤：
[0030]获取所述振荡分析子集；
[0031]获取所述振荡分析子集对应的振荡分析子集重构相空间；
[0032]计算所述振荡分析子集重构相空间的最佳时间延迟；
[0033]根据所述最佳时间延迟计算所述振荡分析子集重构相空间的最佳嵌入维度；
[0034]将所述最佳时间延迟和所述最佳嵌入维度作为所述最优参数。
[0035]优选地，所述根据所述最优参数确定所述振荡分析子集中各过程变量间的因果关系包 括步骤：
[0036]获取所述最优参数中的最佳时间延迟和最佳嵌入维度；
[0037]获取所述振荡过程变量；
[0038]根据所述最佳时间延迟和所述最佳嵌入维度重构一个与所述振荡过程变量在拓
扑意义 下等价的重构相空间；
[0039]根据所述重构相空间计算所述振荡过程变量通过交叉映射得到的预测值；
[0040]获取所述重构相空间的观测值；
[0041]计算所述预测值和观测值之间的相关系数；
[0042]根据所述相关系数量化所述振荡过程变量之间因果关系的强弱程度并获得收敛交叉映 射因果关系图；
[0043]根据所述收敛交叉映射因果关系图确定所述振荡分析子集中各所述振荡过程变量之间 的因果关系。
[0044]优选地，所述重构相空间的表达式为：
[0045]x(t)＝<X(t)，X(t
‑
τ)，X(t
‑
2τ)，...，X(t
‑
(E
‑
l)τ)>，
[0046]其中，x(t)表示所述重构相空间的坐标，X()表示时间序列，t表示时刻，τ表示 采样间隔，E表示所述重构相空间的嵌入维度。
[0047]优选地，所述预测值的表达式为：
[0048][0049]其中，表示所述预测值，w
i
表示重构相空间M
X
上坐标x(t)和它的第i个邻近点 的距离权重，E表示所述重构相空间的嵌入维度。
[0050]优选地，所述相关系数的表达式为：
[0051][0052]其中，ρ表示所述相关系数，Y(i)表示时间序列，表示时间序列的平均值， 表示所述预测值，表示所述预测值的平均值，L表示时间序列的长度，i表示 所述重构相空间中邻近点的序号。
[0053]优选地，所述根据所述因果关系确定所述固体氧化物燃料电池系统的振荡根因包括步 骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：获取预设数量的固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量；根据预设数量的所述固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量筛选振荡分析子集；根据所述振荡分析子集获取振荡根因检测算法的最优参数；根据所述最优参数确定所述振荡分析子集中各过程变量间的因果关系；根据所述因果关系确定所述固体氧化物燃料电池系统的振荡根因。2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法，其特征在于，所述获取预设数量的固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量包括步骤：在所述固体氧化物燃料电池系统中布置测量变量检测传感器；在所述固体氧化物燃料电池系统中布置操作变量检测传感器；通过所述测量变量检测传感器获取所述固体氧化物燃料电池系统振荡时第一数量的测量变量；通过所述操作变量检测传感器获取所述固体氧化物燃料电池系统振荡时第二数量的操作变量；将第一数量的所述测量变量和第二数量的所述操作变量汇总作为所述振荡过程变量。3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法，其特征在于，所述根据预设数量的所述固体氧化物燃料电池系统振荡过程变量筛选振荡分析子集包括步骤：获取预设数量所述振荡过程变量；使用主成分分析法计算每个所述振荡过程变量的主成分系数和方差；对所述方差进行降序排列并计算累计方差贡献率；从所有所述振荡过程变量中删除对应所述累计方差贡献率大于预设值的所述振荡过程变量并得到第一剩余量振荡过程变量；根据所述第一剩余量振荡过程变量中每一所述振荡过程变量对应的主成分系数和方差计算剩余每个所述振荡过程变量的振荡显著性指标；从所述第一剩余量振荡过程变量中删除对应所述振荡显著性指标小于预设值的所述振荡过程变量并得到第二剩余量振荡过程变量；将所述第二剩余量振荡过程变量中的所有所述振荡过程变量组成所述振荡分析子集。4.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法，其特征在于，所述累计方差贡献率的表达式为：其中，λ
i
表示所述方差，m表示所述第一剩余量振荡过程变量中振荡过程变量的个数，n表示预设数量所述振荡过程变量中振荡过程变量的个数，i表示所述振荡过程变量的序号。5.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池系统振荡根因检测方法，其特征在于，所述根据所述振荡分析子集获取振荡根因检测算法的最优参数包括步骤：
获取所述振荡分析子集；获取所述振荡分析子集对应的振荡分析子集重构相空间；计算所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李曦，刘艳琳，付晓薇，许元武，李冬，王贝贝，郑依，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：