[发明专利]一种固体氧化物燃料电池系统振荡变量获取方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池系统振荡变量获取方法及装置，其中方法包括：确定描述SOFC系统的输入变量、输出变量、状态变量；获取SOFC系统中包含的多个偏微分方程；根据输入变量、输出变量、状态变量以及多个偏微分方程，建立SOFC系统的状态空间模型；根据状态空间模型和SOFC系统的n个存在不同程度振荡的过程变量的实验数据，获得显著性振荡的子集；其中，n为正整数；根据显著性振荡的子集，获得显著性振荡的子集中的过程变量的频域格兰杰因果关系；根据SOFC系统的工作原理及工作流程，构建SOFC系统对应的定性模型；根据频域格兰杰因果关系以及定性模型，获得SOFC系统的振荡根源变量。本发明能够快速、准确的确定SOFC系统振荡根源。

技术领域

本发明涉及高温燃料电池技术领域，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池系统振荡变量获取方法。

背景技术

作为最有前途的清洁能源之一，固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)凭借其环保、安静无噪音和高发电效率等突出特性，在国内外引起了广泛关注。SOFC系统由多个子系统组成，每个子系统包含多个变量。当某处产生振荡时，振荡的影响会传播到系统中的其他位置。一些变量小规模的振荡是可以接受的。但是，SOFC系统中某些变量的振荡是无法忍受的，一旦发生，则可能会严重影响系统的使用寿命和系统的性能。例如，当SOFC系统的放电电压振荡时，将严重影响SOFC系统的输出电特性，负载将无法正常工作，并且电池寿命将大大缩短。当SOFC系统关键位置的温度振荡时，材料将被加热不均匀，严重时关键部件会破裂甚至失效。燃料和空气是电化学反应的基础，当供气系统振荡时，电化学反应将变得不稳定，这将影响其他过程变量(例如电压和温度)的振荡，并最终影响系统的性能。

由于SOFC系统振荡因素较多，只有确定SOFC系统振荡的根源，才能进行针对性的分析和改进，因此目前急需一种能够确定SOFC系统振荡根源的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种固体氧化物燃料电池系统振荡变量获取方法及装置，能够快速、准确的确定SOFC系统振荡根源。

第一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种固体氧化物燃料电池系统振荡变量获取方法，包括：

确定描述SOFC系统的输入变量、输出变量以及状态变量；

根据所述输入变量、所述输出变量以及所述状态变量，建立所述SOFC系统的状态空间模型；

根据所述状态空间模型和所述SOFC系统的n个存在不同程度振荡的过程变量的实验数据，获得显著性振荡的子集；其中，n为正整数；

根据所述显著性振荡的子集，获得所述显著性振荡的子集中的所述过程变量的频域格兰杰因果关系；

根据所述SOFC系统的工作原理及工作流程，构建所述SOFC系统对应的定性模型；其中，所述定性模型是描述不同过程变量之间关系的邻接矩阵和可达性矩阵；

根据所述频域格兰杰因果关系以及所述定性模型，获得SOFC系统的振荡根源变量。

优选地，所述根据所述状态空间模型和所述SOFC系统的n个存在不同程度振荡的过程变量的实验数据，获得显著性振荡的子集，包括：

根据所述状态空间模型，获得基于所述状态空间模型的状态变量子集；

根据所述SOFC系统的n个所述实验数据，获得基于实验数据的特征变量子集；

将所述状态变量子集以及所述特征变量子集进行一致性比对，获得k个状态变量；其中，k为小于等于n的正整数；

根据所述k个状态变量，从n个过程变量中剔除振荡性显著指标小于预设的设定值的过程变量，获得显著性振荡的子集；其中，所述振荡性指标表示对应的过程变量振荡的剧烈程度。