本文主要研究内容
作者何玲（2019）在《考虑性能退化的固体氧化物燃料电池系统优化控制》一文中研究指出：固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell)属于高温燃料电池,是一种新型发电装置。它之所以受到研究者的广泛关注,是因为其具有高效率、零排放、低噪声等优点。目前,对于SOFC系统的研究大多集中于如何保证系统稳定运行以及在保证系统稳定运行的同时,如何实现系统成本、效率的最优。然而,由于固体氧化物燃料电池工作在高温下,其构成组件既会因彼此之间发生化学反应或物理作用而产生性能退化,也会因为组件本身的材料或结构发生变化而导致电池性能发生退化,甚至失效。因此,本论文考虑了退化因素对SOFC系统的影响,研究了考虑性能退化的SOFC系统优化控制。主要研究内容如下:(1)搭建考虑性能退化的SOFC系统模型。首先基于电化学、热力学知识,在满足质量守恒和能量守恒的条件下,采用模块化方法分别对SOFC系统的核心部件(电堆)以及外围设备(空气压缩机、热交换器、旁路阀、混合器、燃烧室)进行数学建模,然后考虑电堆阳极镍材料发生变化而引起的电池性能退化现象,建立退化模型,并依据相应的工艺流程连接各个子模型,构成一个完整的SOFC发电系统。最后,在MATLAB平台上,利用仿真工具SIMULINK对所搭建的SOFC系统模型进行仿真验证。验证结果表明本文所搭建的SOFC系统模型能够精确地反映系统的实际输出特性。(2)针对考虑性能退化的SOFC系统提出了基于控制向量参数化的动态粒子群优化算法(Dynamic particle swarm optimization)。该优化算法首先采用控制向量参数化方法,将一个无限维动态优化问题转换成一个有限维静态优化问题。然后,再利用粒子群算法最小化SOFC系统的衰退率,并通过比较不同时刻下的最优衰退率结果,从而验证了该优化算法的有效性。最后,基于该动态优化所得到的最优操作轨迹(燃料利用率、空气过氧比以及电堆温度),采用迭代学习控制器,通过构建PD型学习律实现了对SOFC系统的跟踪控制。仿真结果表明,随着时间的变化,该控制策略能够在保证系统衰退率最小的情况下,使得系统既有良好的稳定性又有较快的收敛速度。(3)由于SOFC系统在衰退过程中,发电效率也会降低。因此,本文提出了一种多目标优化及控制策略,该策略考虑在最小化系统衰退率的同时,最大化系统的发电效率。首先通过动态NSGA-II优化算法与TOPSIS方法获取性能退化下SOFC系统的最优操作点,接着将最优操作点设定为控制器的目标参考值以实现对SOFC系统衰退率以及效率的优化及控制,使得SOFC系统在每一时刻衰退率和效率最优的情况下能够稳定、高效地运行。
Abstract
gu ti yang hua wu ran liao dian chi (Solid Oxide Fuel Cell)shu yu gao wen ran liao dian chi ,shi yi chong xin xing fa dian zhuang zhi 。ta zhi suo yi shou dao yan jiu zhe de an fan guan zhu ,shi yin wei ji ju you gao xiao lv 、ling pai fang 、di zao sheng deng you dian 。mu qian ,dui yu SOFCji tong de yan jiu da duo ji zhong yu ru he bao zheng ji tong wen ding yun hang yi ji zai bao zheng ji tong wen ding yun hang de tong shi ,ru he shi xian ji tong cheng ben 、xiao lv de zui you 。ran er ,you yu gu ti yang hua wu ran liao dian chi gong zuo zai gao wen xia ,ji gou cheng zu jian ji hui yin bi ci zhi jian fa sheng hua xue fan ying huo wu li zuo yong er chan sheng xing neng tui hua ,ye hui yin wei zu jian ben shen de cai liao huo jie gou fa sheng bian hua er dao zhi dian chi xing neng fa sheng tui hua ,shen zhi shi xiao 。yin ci ,ben lun wen kao lv le tui hua yin su dui SOFCji tong de ying xiang ,yan jiu le kao lv xing neng tui hua de SOFCji tong you hua kong zhi 。zhu yao yan jiu nei rong ru xia :(1)da jian kao lv xing neng tui hua de SOFCji tong mo xing 。shou xian ji yu dian hua xue 、re li xue zhi shi ,zai man zu zhi liang shou heng he neng liang shou heng de tiao jian xia ,cai yong mo kuai hua fang fa fen bie dui SOFCji tong de he xin bu jian (dian dui )yi ji wai wei she bei (kong qi ya su ji 、re jiao huan qi 、pang lu fa 、hun ge qi 、ran shao shi )jin hang shu xue jian mo ,ran hou kao lv dian dui yang ji nie cai liao fa sheng bian hua er yin qi de dian chi xing neng tui hua xian xiang ,jian li tui hua mo xing ,bing yi ju xiang ying de gong yi liu cheng lian jie ge ge zi mo xing ,gou cheng yi ge wan zheng de SOFCfa dian ji tong 。zui hou ,zai MATLABping tai shang ,li yong fang zhen gong ju SIMULINKdui suo da jian de SOFCji tong mo xing jin hang fang zhen yan zheng 。yan zheng jie guo biao ming ben wen suo da jian de SOFCji tong mo xing neng gou jing que de fan ying ji tong de shi ji shu chu te xing 。(2)zhen dui kao lv xing neng tui hua de SOFCji tong di chu le ji yu kong zhi xiang liang can shu hua de dong tai li zi qun you hua suan fa (Dynamic particle swarm optimization)。gai you hua suan fa shou xian cai yong kong zhi xiang liang can shu hua fang fa ,jiang yi ge mo xian wei dong tai you hua wen ti zhuai huan cheng yi ge you xian wei jing tai you hua wen ti 。ran hou ,zai li yong li zi qun suan fa zui xiao hua SOFCji tong de cui tui lv ,bing tong guo bi jiao bu tong shi ke xia de zui you cui tui lv jie guo ,cong er yan zheng le gai you hua suan fa de you xiao xing 。zui hou ,ji yu gai dong tai you hua suo de dao de zui you cao zuo gui ji (ran liao li yong lv 、kong qi guo yang bi yi ji dian dui wen du ),cai yong die dai xue xi kong zhi qi ,tong guo gou jian PDxing xue xi lv shi xian le dui SOFCji tong de gen zong kong zhi 。fang zhen jie guo biao ming ,sui zhao shi jian de bian hua ,gai kong zhi ce lve neng gou zai bao zheng ji tong cui tui lv zui xiao de qing kuang xia ,shi de ji tong ji you liang hao de wen ding xing you you jiao kuai de shou lian su du 。(3)you yu SOFCji tong zai cui tui guo cheng zhong ,fa dian xiao lv ye hui jiang di 。yin ci ,ben wen di chu le yi chong duo mu biao you hua ji kong zhi ce lve ,gai ce lve kao lv zai zui xiao hua ji tong cui tui lv de tong shi ,zui da hua ji tong de fa dian xiao lv 。shou xian tong guo dong tai NSGA-IIyou hua suan fa yu TOPSISfang fa huo qu xing neng tui hua xia SOFCji tong de zui you cao zuo dian ,jie zhao jiang zui you cao zuo dian she ding wei kong zhi qi de mu biao can kao zhi yi shi xian dui SOFCji tong cui tui lv yi ji xiao lv de you hua ji kong zhi ,shi de SOFCji tong zai mei yi shi ke cui tui lv he xiao lv zui you de qing kuang xia neng gou wen ding 、gao xiao de yun hang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自电子科技大学的何玲，发表于刊物电子科技大学2019-07-17论文，是一篇关于固体氧化物燃料电池论文,退化论文,动态优化论文,动态控制论文,电子科技大学2019-07-17论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自电子科技大学2019-07-17论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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