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申请/专利权人：广东电网有限责任公司广州供电局

摘要：本发明公开了一种甲醇自热重整的固体氧化物燃料电池系统的控制方法。该方法包括以下步骤：构建重整温度模型、重整产气量模型、缓冲罐压力模型、电堆功率模型、电堆阳极入口流量模型；第一控制器选择燃烧换热器冷端的入口流量F3作为控制变量实现对重整换热室冷端出口气体温度设定值T2，ref的反馈跟踪；第二控制器选择重整换热室冷端的入口流量F1作为控制变量实现对重整换热室冷端出口流量设定值F2，ref的反馈跟踪；第三控制器选择SOFC电堆的输出电流I作为控制变量实现对电堆功率设定值Ps，ref的反馈跟踪。本发明在保障系统重整产气、电堆供气平衡的同时，克服了重整物料波动所带来的温度控制干扰，实现了对负载功率以及重整温度的快速、精准跟踪控制。

主权项：1.一种甲醇自热重整的固体氧化物燃料电池系统的控制方法，所述固体氧化物燃料电池系统包括重整燃烧一体机、缓冲罐、SOFC电堆、第一控制器、第二控制器、第三控制器，重整燃烧一体机包括重整换热室、燃烧换热器、燃烧室，其特征在于，包括以下步骤：S1：构建重整燃烧一体机的重整温度模型、重整产气量模型，构建缓冲罐的缓冲罐压力模型，构建SOFC电堆的电堆功率模型、电堆阳极入口流量模型；S2：第一控制器选择燃烧换热器冷端的入口流量F3作为控制变量实现对重整换热室冷端出口气体温度设定值T2，ref的反馈跟踪；第二控制器选择重整换热室冷端的入口流量F1作为控制变量实现对重整换热室冷端出口流量设定值F2，ref的反馈跟踪；第三控制器选择SOFC电堆的输出电流I作为控制变量实现对电堆功率设定值Ps，ref的反馈跟踪；所述步骤S2中第一控制器对重整换热室冷端出口气体温度设定值T2，ref的反馈跟踪的方法如下：第一控制器根据重整换热室冷端出口气体温度T2与重整换热室冷端出口气体温度设定值T2，ref的差值调整燃烧换热器冷端的入口流量F3；所述步骤S2中第二控制器对重整换热室冷端出口流量设定值F2，ref的反馈跟踪的方法如下：第二控制器包括第二主控制器模块、第二副控制器模块，所述第二主控制器模块根据缓冲罐压力Pt与缓冲罐压力设定值Pt，ref的差值对重整换热室冷端出口流量设定值F2，ref进行修正，第二副控制器模块根据重整换热室冷端出口流量F2与修正后的重整换热室冷端出口流量设定值F2，ref的差值调整重整换热室冷端的入口流量F1；所述步骤S2中第三控制器对电堆功率设定值Ps，ref的反馈跟踪的方法如下：第三控制器包括第三主控制器模块、前馈控制器模块，第三主控制器模块根据电堆功率Ps与电堆功率设定值Ps，ref的差值计算出SOFC电堆应该输出的输出电流I，前馈控制器模块根据SOFC电堆燃料利用率设定值Uf，ref与输出电流I计算出电堆阳极入口流量F9的数值，并对应调整电堆阳极入口流量F9达到计算出的数值；所述重整温度模型的公式如下： i∈{CH3OH，CO，H2，CO2，H2O，O2，H2}，其中，Cr为重整换热室冷端的热容，Kr为重整换热室热端的热容，T2为重整换热室冷端的出口气体温度，T7为重整换热室热端的出口气体温度，F1为重整换热室冷端的入口流量，F2为重整换热室冷端的出口流量，C1，i为重整换热室冷端入口的i反应物的摩尔分数，C2，i为重整换热室冷端出口的i反应物的摩尔分数，hi为i反应物的摩尔焓变，U1为重整换热室的传热系数，A1为重整换热室的换热面积；所述重整产气量模型的公式如下： i∈{CH3OH，CO，H2，CO2，H2O，O2，N2}，j∈{DE，SR，WGS}，其中，F1为重整换热室冷端的入口流量，F2为重整换热室冷端的出口流量，Vij为j反应中i反应物的化学计量系数，Rj为j反应的反应速率，DE为甲醇分解反应，SR为甲醇直接重整反应，WGS表示水蒸汽变换反应；所述缓冲罐压力模型的公式如下： 其中，Vt为缓冲罐的体积，Pt为缓冲罐压力，R为气体常量，T为缓冲罐内气体温度，F2′为缓冲罐气体进口流量，F′9为缓冲罐气体出口流量，为缓冲罐入口CH3OH的摩尔分数， 为缓冲罐入口H2O的摩尔分数；所述电堆功率模型的公式如下：Ps＝VI，其中，Ps为电堆功率，V为电堆的输出电压，I为电堆的输出电流；所述电堆阳极入口流量模型的公式如下： 其中，Uf为电堆的燃料利用率，N为电堆的电池片数，I为电堆的输出电流，F为法拉第常量，F9为电堆阳极入口流量，为电堆阳极入口H2的摩尔分数。

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