固體氧化物燃料電池系統(tǒng)功率跟蹤過程熱電協(xié)同控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種固體氧化物燃料電池系統(tǒng)功率跟蹤過程中熱電協(xié)同控制方法，屬于燃料電池領(lǐng)域。本發(fā)明包括：基于最優(yōu)操作點(diǎn)的溫度約束前饋控制方法、基于模型預(yù)測(cè)控制的功率跟蹤反饋控制方法。本發(fā)明中基于最優(yōu)操作點(diǎn)的前饋控制能夠及時(shí)地抑制由功率切換過程導(dǎo)致的溫度波動(dòng)，并將溫度約束在安全操作范圍內(nèi)；基于模型預(yù)測(cè)控制的反饋控制能夠使系統(tǒng)完成功率跟蹤的同時(shí)保持系統(tǒng)高效率。本發(fā)明將二者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了固體氧化物燃料電池系統(tǒng)在功率跟蹤過程中的熱電協(xié)同控制，使系統(tǒng)在快速功率跟蹤過程中維持在安全操作范圍內(nèi)，為固體氧化物燃料電池系統(tǒng)高性能與長(zhǎng)壽命打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【專利說明】
固體氧化物燃料電池系統(tǒng)功率跟蹤過程熱電協(xié)同控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種固體氧化物燃料電池系統(tǒng)功 率跟蹤過程中熱電協(xié)同控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源和環(huán)境是人類文明的兩個(gè)重要支柱。在不可再生資源缺乏和生態(tài)環(huán)境污染日 趨嚴(yán)重的今天，綠色可再生能量供給技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展變得十分重要。S0FC是 一種21世紀(jì)十分具有前景的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，它直接將儲(chǔ)存在碳氨化合物燃料(比如天然氣、 生物質(zhì)燃料)里的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)它具有高效率、低排放、無噪聲 等優(yōu)點(diǎn)。S0FC技術(shù)在最近的二十年內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。由于材料和設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，尤其是單 電池和密封材料、電池裝配、電堆設(shè)計(jì)、控制和系統(tǒng)集成等方面，S0FC電堆的性能與壽命得 到了顯著提高。但是，S0FC系統(tǒng)的高成本與短壽命仍然是大規(guī)模商業(yè)化的障礙。
[0003] S0FC系統(tǒng)的制造成本與壽命主要依賴于系統(tǒng)控制器的性能，因?yàn)橐跓崞诤蜆O 端環(huán)境下保護(hù)系統(tǒng)材料需要處理大量的約束。作為一套能量供給設(shè)備，S0FC系統(tǒng)需要盡可 能快地跟蹤外部負(fù)載需求功率，但是快速和大幅度的功率切換會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能退化和損壞 問題。由于電堆的大熱慣性和燃料電池內(nèi)部電流密度的不一致，將會(huì)產(chǎn)生大的溫度梯度，進(jìn) 而產(chǎn)生大的熱應(yīng)力使燃料電池的Ξ明治結(jié)構(gòu)崎變甚至破壞。同時(shí)，電堆和尾氣燃燒室的最 大操作溫度也應(yīng)該受到控制W避免材料氧化。所W，在系統(tǒng)操作過程中維持系統(tǒng)關(guān)鍵溫度 在特定的安全操作區(qū)間內(nèi)對(duì)于延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命和確保系統(tǒng)性能可靠性是十分關(guān)鍵的。但是， 如果僅僅考慮熱安全問題，系統(tǒng)效率將得不到保障，因此需要一種控制方法使系統(tǒng)在安全 的前提下工作在高效率狀態(tài)。同時(shí)，與電化學(xué)反應(yīng)毫秒級(jí)的響應(yīng)量級(jí)相比，S0FC系統(tǒng)中分鐘 或小時(shí)級(jí)的溫度響應(yīng)量級(jí)是相當(dāng)大的，如果功率和溫度響應(yīng)時(shí)間上的大差距無法縮小，溫 度緩慢、延遲的響應(yīng)特性使溫度約束的實(shí)時(shí)管理變得困難，運(yùn)也需要一個(gè)控制方法來解決。 因此，面對(duì)快速功率跟蹤，熱管理和系統(tǒng)效率運(yùn)Ξ個(gè)S0FC系統(tǒng)控制中沖突的目標(biāo)，設(shè)計(jì)一個(gè) 控制器在快速負(fù)載跟蹤過程中滿足所有的系統(tǒng)限制并獲得系統(tǒng)高效率是使S0FC系統(tǒng)獲得 高性能與長(zhǎng)壽命的一個(gè)關(guān)鍵問題。
[0004] 近年來，S0FC系統(tǒng)和基于S0FC的氨能源系統(tǒng)（比如S0FC/GT)已經(jīng)受到了許多系統(tǒng) 設(shè)計(jì)、優(yōu)化和控制方面的學(xué)者和工程師的研究，并得到了一系列具有不同結(jié)構(gòu)的控制器。運(yùn) 些工作為S0FC系統(tǒng)管理和優(yōu)化作出了貢獻(xiàn)，但是他們的研究也存在一些局限性，首先他們 的研究中使用的S0FC系統(tǒng)模型是極度簡(jiǎn)化的，其次系統(tǒng)約束沒有得到完全考慮。所W，現(xiàn)存 的文獻(xiàn)還沒有基于一個(gè)充分考慮系統(tǒng)約束的完整系統(tǒng)模型充分研究S0FC系統(tǒng)"在功率跟蹤 過程中保持溫度約束安全和優(yōu)化系統(tǒng)效率"的控制問題，W至于運(yùn)仍然是S0FC應(yīng)用的一個(gè) 挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種固體氧化物燃料電池系統(tǒng)在功率跟蹤過程 中熱電協(xié)同控制的方法，通過對(duì)熱電進(jìn)行解禪，實(shí)現(xiàn)了固體氧化物燃料電池系統(tǒng)功率跟蹤 過程中熱電協(xié)同控制，使系統(tǒng)在快速功率跟蹤過程中維持在安全操作范圍內(nèi)并保持系統(tǒng)高 效率，為固體氧化物燃料電池系統(tǒng)高性能與長(zhǎng)壽命打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0006] 本發(fā)明提供一種固體氧化物燃料電池系統(tǒng)功率跟蹤過程中熱電協(xié)同控制方法，包 括：
[0007] 步驟1:基于最優(yōu)操作點(diǎn)的溫度約束前饋控制，該模塊W目標(biāo)功率為輸入，輸出電 池電壓、旁路閥開度作為控制量，輸出空氣參考流量、燃料流量初值作為基于模型預(yù)測(cè)控制 算法的功率跟蹤反饋控制模塊的輸入；
[0008] 步驟2:基于模型預(yù)測(cè)控制算法的功率跟蹤反饋控制，該模塊W目標(biāo)功率、系統(tǒng)實(shí) 時(shí)功率、其它系統(tǒng)輸入W及來自步驟1中前饋控制模塊的燃料流量初值、空氣流量參考值等 作為輸入，輸出空氣參考流量值作為空氣流量控制量，參照空氣參考流量計(jì)算得出燃料流 量作為另一個(gè)控制量，其中計(jì)算步驟主要包括獲得預(yù)測(cè)模型、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋校正。
[0009] 進(jìn)一步地，所述步驟1具體包括下述子步驟：
[0010] (1.1)獲得不同輸出功率下的最優(yōu)操作點(diǎn)并列成最優(yōu)操作點(diǎn)查找表，其中，不同輸 出功率是指WlkW為下限、5kW為上限的功率點(diǎn)組，最優(yōu)操作點(diǎn)包括電池電壓、旁路閥開度、 空氣流量、燃料流量四個(gè)分量；
[0011] (1.2)根據(jù)輸入的目標(biāo)功率在（1.1)所得的最優(yōu)操作點(diǎn)查找表中尋找與目標(biāo)功率 相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)，如果目標(biāo)功率在查找表中，那么執(zhí)行步驟（1.3);如果目標(biāo)功率不在 查找表中，那么找出它所在的最小功率區(qū)間，然后進(jìn)行如下計(jì)算:上限功率加權(quán)=(目標(biāo)功 率-下限功率)/(上限功率-下限功率），下線功率加權(quán)=1-上限功率加權(quán)，目標(biāo)功率對(duì)應(yīng)的 最優(yōu)操作點(diǎn)=上限功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)*上限加權(quán)+下限功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)*下限加 權(quán)。之后執(zhí)行步驟(1.3);
[0012] (1.3)輸出電池電壓、旁路閥開度兩個(gè)分量作為控制量，并向功率跟蹤反饋控制模 塊輸出空氣參考流量、燃料流量初值，其中，空氣參考流量為所查到最優(yōu)操作點(diǎn)中的空氣流 量分量，燃料流量初值為燃料流量分量的一半。
[0013] 更進(jìn)一步地，所述步驟(1.1)具體包括下述子步驟：
[0014] (1.1.1)獲得在每個(gè)溫度分布圖上每個(gè)溫度約束下的安全操作區(qū)間，分別記作Ai， 八2,43,44，所述的溫度分布圖和溫度約束包括最大?6辦盤度梯度、最大?6辦盤度梯度、電堆輸 入氣體溫差、燃燒室溫度，其中PE腳旨陽極-電解質(zhì)-陰極Ξ層結(jié)構(gòu)，四種溫度分布圖W燃料 利用率為橫軸，空氣過量比為縱軸，旁路閥開度分別取〇、〇. 1、〇.2、0.3,然后運(yùn)行已搭建完 成的固體氧化物燃料電池系統(tǒng)模型獲得，每種溫度分布圖按旁路閥開度對(duì)應(yīng)四個(gè)子圖，四 個(gè)溫度約束具體為最大PEN溫度梯度應(yīng)小于lOK/cm，最大PEN溫度應(yīng)小于1173K，電堆氣體輸 入溫差應(yīng)小于200K，燃燒室溫度應(yīng)小于1273K;
[00巧](1.1.2)計(jì)算四個(gè)安全操作集的交集，記作A，其中A=Ai η A2 η A3 η A4;
[0016] (1.1.3)將A映射到系統(tǒng)功率圖上，在A的范圍內(nèi)平滑連接輸出功率Ρ對(duì)應(yīng)的所有 點(diǎn)，其中l(wèi)kW<P^kW，從而得到該輸出功率Ρ對(duì)應(yīng)的恒功率工作曲線，記作Pi;
[0017] (1.1.4)在系統(tǒng)效率分布圖上作出Pi線，在A的范圍內(nèi)最大化系統(tǒng)效率獲得曲線上 的操作點(diǎn)，運(yùn)就是輸出功率P的最優(yōu)操作點(diǎn)。
[0018] 本發(fā)明提供的固體氧化物燃料電池系統(tǒng)在功率跟蹤過程中熱電協(xié)同控制方法中， 所述步驟2具體包括下述子步驟：
[0019] (2.1)獲得預(yù)測(cè)模型，其中，預(yù)測(cè)模型可W是已搭建好的S0FC系統(tǒng)離線模型，也可 W是通過在線辨識(shí)獲得的系統(tǒng)模型，其功能在于根據(jù)系統(tǒng)的歷史信息和假設(shè)的未來輸入可 W預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來的狀態(tài)和輸出；
[0020] (2.2)滾動(dòng)優(yōu)化:W系統(tǒng)效率指標(biāo)覆蓋該時(shí)刻起的未來有限時(shí)域，根據(jù)預(yù)測(cè)模型和輸 入信息計(jì)算該時(shí)域內(nèi)最優(yōu)控制量，計(jì)算方法為
其中，E為期望算子，Np為預(yù)測(cè)時(shí)域，Nu為控制時(shí)域，Pnet,k+i為k+i時(shí)刻系統(tǒng)功率，Pr,k+i為k+i時(shí) 亥IJ參考功率，η功加權(quán)系數(shù)，AuVw為k+j-1時(shí)刻控制增量，其包含空氣流量增量、燃料流 量增量?jī)蓚€(gè)分量;然后將得到的當(dāng)前控制量作用于系統(tǒng)，到下一采樣時(shí)刻，運(yùn)一優(yōu)化時(shí)域?qū)?隨著時(shí)刻的推進(jìn)同時(shí)向前滾動(dòng)推移；
[0021] (2.3)反饋校正:在每一采樣時(shí)刻，檢測(cè)系統(tǒng)功率的實(shí)時(shí)輸出值，利用運(yùn)一反饋信 息修正預(yù)測(cè)模型;返回步驟(2.2)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:基于最優(yōu)操作點(diǎn)的前饋控制能夠及時(shí)地抑制由功率切 換過程導(dǎo)致的溫度波動(dòng)，并將溫度約束在安全操作范圍內(nèi)；基于模型預(yù)測(cè)控制算法的反饋 控制能夠使系統(tǒng)在完成功率跟蹤的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率;二者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了固體氧化物燃料 電池系統(tǒng)功率跟蹤過程中熱電協(xié)同控制，使系統(tǒng)在快速功率跟蹤過程中維持在安全操作范 圍內(nèi)并保持系統(tǒng)高效率，為固體氧化物燃料電池系統(tǒng)高性能與長(zhǎng)壽命打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)框圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的Simuli址模型框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所設(shè)及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[0026] 圖1所示為本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，具體包含兩大部分：
[0027] (1)基于最優(yōu)操作點(diǎn)的溫度約束前饋控制模塊
[0028] W目標(biāo)功率為輸入，輸出電池電壓、旁路閥開度作為控制量，輸出空氣參考流量、 燃料流量初值作為基于模型預(yù)測(cè)控制算法的功率跟蹤反饋控制模塊的輸入。
[0029] (2)基于模型預(yù)測(cè)控制算法的功率跟蹤反饋控制模塊
[0030] W目標(biāo)功率、系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率、其它系統(tǒng)輸入W及來自（1)中前饋控制模塊的燃料流 量初值、空氣流量參考值等作為輸入，輸出空氣流量、燃料流量作為控制量。
[0031] 圖2所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的Simuli址模型框圖。
[0032] 當(dāng)目標(biāo)功率發(fā)生改變時(shí)，基于最優(yōu)操作點(diǎn)的前饋控制模塊W新的目標(biāo)功率為輸 入，根據(jù)已建立的最優(yōu)操作點(diǎn)查找表查詢?cè)撃繕?biāo)功率相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)，并輸出電池電 壓及旁路閥開度兩個(gè)分量作為前饋響應(yīng)，同時(shí)將空氣流量分量輸出到有約束廣義預(yù)測(cè)控制 子模塊。然后，TS模糊模型在線辨識(shí)子模塊接受系統(tǒng)實(shí)時(shí)功率、空氣流量、燃料流量等輸入 辨識(shí)出系統(tǒng)功率的預(yù)測(cè)模型，由于該模型是在線辨識(shí)獲得的，實(shí)時(shí)輸入輸出信息的加入不 斷修正模型參數(shù)。接下來，有約束廣義預(yù)測(cè)控制子模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的預(yù)測(cè)模型與輸入信息計(jì) 算出空氣流量、燃料流量的最優(yōu)控制序列，并將其當(dāng)前量作為控制量輸出。TS模糊模型在線 辨識(shí)子模塊與有約束廣義預(yù)測(cè)控制子模塊如此往復(fù)循環(huán)工作，進(jìn)行實(shí)時(shí)功率跟蹤。
[0033] 下表所示為本發(fā)明中一個(gè)最優(yōu)操作點(diǎn)查找表示例。
[0034] 表1 一個(gè)最優(yōu)操作點(diǎn)查找表示例
[0035]
[0036] 該示例第一列為系統(tǒng)功率，取的是W1000W為起點(diǎn)、5000W為終點(diǎn)、500W為間隔的一 組功率值，第二列至第五列分別是最優(yōu)操作點(diǎn)的四個(gè)分量：電池電壓、旁路閥開度、空氣流 量、燃料流量。在最優(yōu)操作點(diǎn)查找表中進(jìn)行查找時(shí)，在第一列中找到輸入的系統(tǒng)功率，然后 在同一行中找到對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)四個(gè)分量，從查找表中輸出。例如，目標(biāo)功率為3000W，那 么在查找表中找到對(duì)應(yīng)3000W的一行，然后輸出后面的最優(yōu)操作點(diǎn)；目標(biāo)功率為3200W，那么 找出它所在的最小功率區(qū)間3000胖~3500胖，上限功率加權(quán)=(3200胖-3000胖）/(3500胖- 3000W) =0.4,下限功率加權(quán)=1-上限功率加權(quán)= 0.6,目標(biāo)功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)= (0.75，0.0，0.404,0.0304)*0.4+(0.75，0.1，0.333,0.0261)*0.6=(0.75,0.06'0.3614， 0.02542)，其中，最優(yōu)操作點(diǎn)四個(gè)分量順序?yàn)椋姵仉妷?，旁路閥開度，空氣流量，燃料流 量)。
[0037] 本發(fā)明提供的固體氧化物燃料電池系統(tǒng)在功率跟蹤過程中熱電協(xié)同控制的方法 中，基于最優(yōu)操作點(diǎn)的前饋控制能夠及時(shí)地抑制由功率切換過程導(dǎo)致的溫度波動(dòng)，并將溫 度約束在安全操作范圍內(nèi)；基于模型預(yù)測(cè)控制算法的反饋控制能夠使系統(tǒng)在完成功率跟蹤 的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率;二者相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了固體氧化物燃料電池系統(tǒng)在功率跟蹤過程中的熱 電協(xié)同控制，使系統(tǒng)在快速功率跟蹤過程中維持在安全操作范圍內(nèi)并保持系統(tǒng)高效率，為 固體氧化物燃料電池系統(tǒng)高性能與長(zhǎng)壽命打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0038] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種固體氧化物燃料電池系統(tǒng)在功率跟蹤過程中熱電協(xié)同控制的方法，其特征在 于，所述方法包括： 步驟1:基于最優(yōu)操作點(diǎn)的溫度約束前饋控制：以目標(biāo)功率為輸入，輸出電池電壓、旁路 閥開度作為控制量，輸出空氣參考流量、燃料流量初值作為基于模型預(yù)測(cè)控制算法的功率 跟蹤反饋控制模塊的輸入； 步驟2:基于模型預(yù)測(cè)控制算法的功率跟蹤反饋控制：該模塊以目標(biāo)功率、系統(tǒng)實(shí)時(shí)功 率、其它系統(tǒng)輸入以及來自步驟1中前饋控制模塊的燃料流量初值、空氣流量參考值等作為 輸入，輸出空氣參考流量值作為空氣流量控制量，參照空氣參考流量計(jì)算得出燃料流量作 為另一個(gè)控制量，其中計(jì)算步驟包括獲得預(yù)測(cè)模型、滾動(dòng)優(yōu)化以及反饋校正。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1具體包括下述子步驟： (1.1) 獲得不同輸出功率下的最優(yōu)操作點(diǎn)并列成最優(yōu)操作點(diǎn)查找表，其中，不同輸出功 率是指以lkW為下限、5kW為上限的功率點(diǎn)組，最優(yōu)操作點(diǎn)包括電池電壓、旁路閥開度、空氣 流量、燃料流量四個(gè)分量； (1.2) 根據(jù)輸入的目標(biāo)功率在（1.1)所得的最優(yōu)操作點(diǎn)查找表中尋找與目標(biāo)功率相對(duì) 應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)，如果目標(biāo)功率在查找表中，那么執(zhí)行步驟（1.3);如果目標(biāo)功率不在查找 表中，那么找出它所在的最小功率區(qū)間，然后進(jìn)行如下計(jì)算:上限功率加權(quán)=(目標(biāo)功率-下 限功率)/(上限功率-下限功率），下線功率加權(quán)=1-上限功率加權(quán)，目標(biāo)功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操 作點(diǎn)=上限功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)*上限加權(quán)+下限功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作點(diǎn)*下限加權(quán);之 后執(zhí)彳丁步驟(1.3); (1.3) 輸出電池電壓、旁路閥開度兩個(gè)分量作為控制量，并向功率跟蹤反饋控制模塊輸 出空氣參考流量、燃料流量初值，其中，空氣參考流量為所查到最優(yōu)操作點(diǎn)中的空氣流量分 量，燃料流量初值為燃料流量分量的一半。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(1.1)具體包括下述子步驟： (1.1.1) 獲得在每個(gè)溫度分布圖上每個(gè)溫度約束下的安全操作區(qū)間，分別記作A^As， A3，A4,所述的溫度分布圖和溫度約束包括最大PEN溫度梯度、最大PEN溫度梯度、電堆輸入氣 體溫差、燃燒室溫度，其中PEN指陽極-電解質(zhì)-陰極三層結(jié)構(gòu)，四種溫度分布圖以燃料利用 率為橫軸，空氣過量比為縱軸，旁路閥開度分別取〇、〇. l、〇. 2、0.3,然后運(yùn)行已搭建完成的 固體氧化物燃料電池系統(tǒng)模型獲得，每種溫度分布圖按旁路閥開度對(duì)應(yīng)四個(gè)子圖，四個(gè)溫 度約束具體為最大PEN溫度梯度應(yīng)小于lOK/cm，最大PEN溫度應(yīng)小于1173K，電堆氣體輸入溫 差應(yīng)小于200K，燃燒室溫度應(yīng)小于1273K; (1.1.2) 計(jì)算四個(gè)安全操作集的交集，記作A，其中Α=Αι η A2 Π A3 Π A4; (1.1.3) 將Α映射到系統(tǒng)功率圖上，在Α的范圍內(nèi)平滑連接輸出功率Ρ對(duì)應(yīng)的所有點(diǎn)，其 中l(wèi)kW〈P〈5kW，從而得到該輸出功率Ρ對(duì)應(yīng)的恒功率工作曲線，記作Ρ!; (1.1.4) 在系統(tǒng)效率分布圖上作出？:線，在A的范圍內(nèi)最大化系統(tǒng)效率獲得曲線上的操 作點(diǎn)，這就是輸出功率P的最優(yōu)操作點(diǎn)。4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括下述子步驟： (2.1)獲得預(yù)測(cè)模型，其中，預(yù)測(cè)模型是已搭建好的S0FC系統(tǒng)離線模型，或者是通過在 線辨識(shí)獲得的系統(tǒng)模型，其功能在于根據(jù)系統(tǒng)的歷史信息和假設(shè)的未來輸入可以預(yù)測(cè)系統(tǒng) 未來的狀態(tài)和輸出； (2.2) 滾動(dòng)優(yōu)化：以系統(tǒng)效率指標(biāo)覆蓋該時(shí)刻起的未來有限時(shí)域，根據(jù)預(yù)測(cè)模型和輸入 信息計(jì)算該時(shí)域內(nèi)最優(yōu)控制量，計(jì)算方法為其中，E為期望算子，NP為預(yù)測(cè)時(shí)域，Nu為控制時(shí)域，Pne3t, k+i為k+i時(shí)刻系統(tǒng)功率，Pr,k+i為k+i時(shí) 亥IJ參考功率，為加權(quán)系數(shù)，ΔΛ+Η為k+j-Ι時(shí)刻控制增量，其包含空氣流量增量、燃料流 量增量?jī)蓚€(gè)分量;然后將得到的當(dāng)前控制量作用于系統(tǒng)，到下一采樣時(shí)刻，這一優(yōu)化時(shí)域?qū)?隨著時(shí)刻的推進(jìn)同時(shí)向前滾動(dòng)推移； (2.3) 反饋校正:在每一采樣時(shí)刻，檢測(cè)系統(tǒng)功率的實(shí)時(shí)輸出值，利用這一反饋信息修 正預(yù)測(cè)模型;返回步驟(2.2)。
【文檔編號(hào)】H01M8/04746GK105870483SQ201610194108
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】蔣建華, 成天亮, 李曦, 吳小東, 徐夢(mèng)雪, 陳明淵, 李箭
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)