[发明专利]一种燃料电池发电系统稳态输出功率与效率的优化方法

权利要求书

1.一种燃料电池发电系统稳态输出功率与效率的优化方法，其特征在于，首先根据燃料电池发电系统模型确定影响发电系统输出功率、效率的决策变量；然后根据决策变量的约束条件及取值范围，初始化一个随机种群；采用带约束的差分进化算法SMODE-εCD对初始种群不断进行选择、交叉、变异操作，获得最优决策变量；根据双优化目标公式计算出燃料电池发电系统稳态输出功率及效率的最优解。

2.如权利要求1所述的燃料电池发电系统稳态输出功率与效率的优化方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：根据燃料电池发电系统模型确定影响发电系统输出功率、效率的决策变量；继而得到总决策向量X；

步骤2：确定步骤1得到的总决策向量X的约束条件、决策变量的取值范围；

步骤3：根据步骤2初始化一个随机种群，即父代种群；个体为总决策向量X；

步骤4：采用带约束的差分进化算法SMODE-εCD对步骤3的初始种群不断进行选择、交叉、变异；得到最优总决策向量X，即最优决策变量；

步骤5：根据双优化目标公式计算出燃料电池发电系统稳态输出功率及效率的最优解。

3.如权利要求1或2所述的燃料电池发电系统稳态输出功率与效率的优化方法，其特征在于，所述步骤1中，决策变量包括六个参数，分别为阴极空气压力P_ca、阳极氢气压力P_an、阴极质量流量V_sm、阳极氢气质量流量V_an，in、压缩机转速ω_cp、负载电流I_st；X为总决策向量，X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆)，x₁＝P_ca，x₂＝P_an，x₃＝V_sm，x₄＝V_an,in，x₅＝ω_cp，x₆＝I_st。

4.如权利要求3所述的燃料电池发电系统稳态输出功率与效率的优化方法，其特征在于，所述步骤2具体过程为：

确定总决策向量X的约束条件

设定燃料电池发电系统过氧比OER不超过λ；燃料电池发电系统输出功率为P，则其峰值功率P_额≤1.1P；燃料电池发电系统输出效率不可能达到100％；则有如下约束条件：

式中，λ_O2为系统过氧比OER；X为总决策向量，X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅,x₆)，x₁＝P_ca，x₂＝P_an，x₃＝V_sm，x₄＝V_an,in，x₅＝ω_cp，x₆＝I_st；

确定决策变量的取值范围

为了满足稳定运行条件以及安全要求，阴极空气压力x₁＝P_ca、阳极氢气压力x₂＝P_an、阴极质量流量x₃＝V_sm、阳极氢气质量流量x₄＝V_an,in、负载电流x₆＝I_st的最大值为燃料电池发电系统额定功率P_额和负载电阻R时的计算结果；压缩机的转速x₅＝ω_cp不超过ω；则有如下约束条件：