CN117747882A - 固体氧化物燃料电池的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供固体氧化物燃料电池的控制方法及装置，所述方法应用于分布式能源系统，所述分布式能源系统包括分布式能源设备、储能设备、固体氧化物燃料电池和气体存储设备，所述方法包括：获取固体氧化物燃料电池所在母线的电压偏差和分布式能源设备产生的电能；根据电压偏差满足的条件和分布式能源设备产生的电能是否满足固体氧化物燃料电池的电解模式，控制固体氧化物燃料电池按电解模式或燃料电池模式运行。根据电压偏差和分布式能源设备提供的电能对固体氧化物燃料电池的运行模式进行切换，提高固体氧化物燃料电池的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，具体涉及固体氧化物燃料电池的控制方法及装置。
背景技术
可逆固体氧化物电池(RSOC)具有可逆特性，可双向运行。运行在SOFC模式下，可以将燃料化学能(天然气、垃圾填埋气、煤气、甲醇等)转化为电能；具有不使用贵金属催化剂、燃料选择性丰富、余热温度高、发电效率高的优点，适用于热电联产电站、分布式发电、应急备用电源等应用场景；运行在SOEC模式下，可以高效的将电能转化为燃料化学能储存。得益于高温的工作环境，RSOC运行在固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells，SOFC)模式时，可以消耗电解H2、天然气甚至各类烃类燃料，适应性广；运行在固体氧化物电解池(solid oxide electrolytic cells，SOEC)模式时，还可以进一步结合CO2捕捉装置(CO2capture&storage，CCS)，通过“共电解”合成人造天然气(synthetic naturalgas，SNG)，实现电能向化学能的高效转换。
目前对于固体氧化物燃料电池的可逆性应用上，需要配置大容量的储能电池对电解模式进行支撑，采用消耗氢气和电能维持电池温度处于工作温度，虽然实现了快速启动，但也降低了燃料气体的产量，并且操作温度高于生成燃料气体的最低要求，造成热量浪费。
发明内容
基于此，本发明提供固体氧化物燃料电池的控制方法及装置，根据电压偏差和分布式能源设备提供的电能对固体氧化物燃料电池的运行模式进行切换，提高固体氧化物燃料电池的利用率。
第一方面，本发明提供一种固体氧化物燃料电池的控制方法，所述方法应用于分布式能源系统，所述分布式能源系统包括分布式能源设备、储能设备、固体氧化物燃料电池和气体存储设备，所述方法包括：
获取固体氧化物燃料电池所在母线的电压偏差和分布式能源设备产生的电能；
若所述电压偏差满足第一条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第一功率的电解模式运行；
若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行；
若所述电压偏差满足第三条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第三功率电解模式运行；
若所述电压偏差满足第四条件，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行。
进一步的，所述若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行，具体包括：
若所述电压偏差大于第一阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行，并将所述固体氧化物燃料电池接入储能设备；
若所述电压偏差小于第一阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行。
进一步的，所述固体氧化物燃料电池的控制方法还包括：
当原电压偏差大于第一阈值，并且变化后的电压偏差小于第二阈值时，将所述固体氧化物燃料电池从第二功率的电解模式切换至第一功率的电解模式，并断开固体氧化物燃料电池与储能设备的连接。
进一步的，所述固体氧化物燃料电池的控制方法还包括：
获取气体存储设备的健康状态；
若所述健康状态小于气体存储下限，且所述电压偏差满足第一条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第二功率的电解模式运行；
若所述健康状态大于气体存储上限，且所述电压偏差满足第一条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第三功率的电解模式运行；
若所述健康状态大于气体存储上限，且所述电压偏差满足第二条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第一功率的电解模式运行；
若所述健康状态小于气体存储下限，且所述电压偏差满足第三条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第一功率的电解模式运行。
进一步的，所述固体氧化物燃料电池的控制方法还包括：
当所述电压偏差在第一条件和第二条件之间切换时，若所述电压偏差在第一边界范围内首次出现递减变化，所述固体氧化物燃料电池维持第二功率的电解模式；
当所述电压偏差在第一条件和第二条件之间切换时，若所述电压偏差在第一边界范围内首次出现递增变化，所述固体氧化物燃料电池维持第一功率的电解模式。
进一步的，所述固体氧化物燃料电池的控制方法还包括：
当原电压偏差满足第四条件，变化后的电压偏差大于第四阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式时，将所述固体氧化物燃料电池从燃料电池模式切换至第一功率的电解模式。
进一步的，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行时存在加氢反应，具体为：
阻断固体氧化物燃料电池中阳极和阴极之间的电连接，所述固体氧化物燃料电池在短路状态下运行，将导入气体与气体存储设备存储的氢气通入阳极进行加氢反应生成燃料气体。
第二方面，本发明还提供一种固体氧化物燃料电池的控制装置，所述装置应用于分布式能源系统，所述分布式能源系统包括分布式能源设备、储能设备、固体氧化物燃料电池和气体存储设备，所述装置包括：
参数获取模块，用于获取固体氧化物燃料电池所在母线的电压偏差和分布式能源设备产生的电能；
第一电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第一条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第一功率的电解模式运行；
第二电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行；
第三电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第三条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第三功率电解模式运行；
第四电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第四条件，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行。
第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项固体氧化物燃料电池堆的快速响应方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，执行第一方面中任一项固体氧化物燃料电池的控制方法
采用上述技术方案的有益效果为：本申请直接根据分布式能源设备产生的电能直接支撑固体氧化物燃料电池的电解模式运行，无需储能装置进行供电，降低了加氢催化反应所需的成本，并且提高了燃料电池的利用率；另外在低温的条件下进行导入气体的加氢催化，温和的反应条件既不影响反应效果，也有利于电池的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请一个实施例中固体氧化物燃料电池的控制方法示意图；
图2为本申请一个实施例中固体氧化物燃料电池的控制装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为了更详细说明本发明，下面结合附图对本发明提供的固体氧化物燃料电池的控制方法及装置，进行具体的描述。
固体氧化物燃料电池为第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。固体氧化物燃料电池的结构包括阳极、阴极、阳极与阴极之间的固体氧化物电解质和连接阳极或阴极的连接体，其中，阳极为燃料发生氧化反应的场所，阴极为氧化剂还原的场所，阳极与阴极都含有加速电极电化学反应的催化剂。
本发明提供的固体氧化物燃料电池的控制方法，根据固体氧化物燃料电池所在的电压偏差，确定固体氧化物燃料电池的运行模式，使固体氧化物燃料电池高效运行，以该方法应用于终端设备为例进行说明，结合附图1示出的固体氧化物燃料电池的控制方法示意图进行说明。
本实施例提供了固体氧化物燃料电池的控制方法的应用场景，该应用场景包括终端设备，所述终端设备包括但不限于智能手机和计算机设备，其中计算机设备可以为台式计算机、便携式计算机、膝上型计算机、大型计算机、平板电脑等设备中的至少一种。用户对所述终端设备进行操作，控制固体氧化物燃料电池的工作模式，具体过程请参见固体氧化物燃料电池的控制方法实施例。
本实施例提供的固体氧化物燃料电池的控制方法应用于分布式能源系统，所述分布式能源系统包括分布式能源设备、储能设备、固体氧化物燃料电池和气体存储设备。其中，分布式能源设备为分布式能源发电设备，包括但不限于风电设备、光伏设备和潮汐能设备，分布式能源设备将风能、太阳能和潮汐能转化为电能，能够有效利用可再生能源、环境友好。储能装置连接与固体氧化物燃料电池连接，对固体氧化物燃料电池产生的电能进行存储。气体存储设备与固体氧化物燃料电池连接，将固体氧化物燃料电池电解模式下产生的气体进行存储，存储的气体包括氢气和氧气。
基于上述分布式能源系统，固体氧化物燃料电池的控制方法具体如下：
步骤S101，获取固体氧化物燃料电池所在母线的电压偏差和分布式能源设备产生的电能。
具体的，由于分布式能源系统运行状态的缓慢变化，会使母线的电压发生偏移，产生电压偏差。所述母线的电压偏差的具体表达式为：
其中，α为母线的电压偏差，U为母线电压的测量值，UN为母线电压的标称值。
电压偏差过大或过小都可能会导致电气设备故障或电力损失，电压偏差的调整对于保证分布式能源系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
另外，固体氧化物燃料电池具有工作模式的可逆性，在固体氧化物燃料电池以电解模式运行的时候，需要从外部吸收电能进行电解反应，将高温水蒸气分解为氢气和氧气，实现氢气的制备。因此，在控制固体氧化物燃料电池的工作模式时，需要考虑固体氧化物燃料电池从外部吸收的电能，也就是本实施例中分布式能源设备产生的电能，是否可以满足固体氧化物燃料电池中电解反应所需要的电能。具体的，当分布式能源设备可支撑电解时，可逆固体氧化物燃料电池依靠分布式能源设备发电所提供的电能以电解(SOEC)模式运行。
步骤S102，若所述电压偏差满足第一条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第一功率的电解模式运行。
具体的，第一条件为电压偏差介于(0.95，1.05)之间，当电压偏差满足第一条件时，固体氧化物燃料电池的功率输出与消耗基本持平，此时若分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池以电解模式的状态运行，则控制固体氧化物燃料电池按第一功率的电解模式运行。
步骤S103，若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行。
具体的，第二条件为电压偏差介于(1.05，∞)之间，当电压偏差满足第二条件时，固体氧化物燃料电池的功率输出高于消耗，也就是功率输出处于过剩的状态，此时若分布式能源设备可支撑电解，则控制固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行，其中第二功率大于第一功率。也就是在功率输出过剩的情况下，固体氧化物燃料电池可以按较高的功率运行电解模式。
步骤S104，若所述电压偏差满足第三条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第三功率电解模式运行。
具体的，第三条件为电压偏差介于(0.9，0.95)之间，当电压偏差满足第三条件时，固体氧化物燃料电池的功率输出低于消耗，也就是功率输出处于缺额的状态，此时若分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池以电解模式的状态运行，则控制固体氧化物燃料电池按第三功率，也就是较低的功率的电解模式运行，其中第三功率小于第一功率。
步骤S105，若所述电压偏差满足第四条件，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行。
具体的，第四条件为电压偏差介于(0，0.9)之间，当电压偏差满足第四条件时，固体氧化物燃料电池的功率输出大幅度低于消耗，也就是功率输出处于严重缺额的状态，此时需要固体氧化物燃料电池再产生一部分的电能以满足自身的消耗，控制固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行，产生电能供电池自身的消耗。
具体的，固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行时存在加氢反应，具体为：
阻断固体氧化物燃料电池中阳极和阴极之间的电连接，所述固体氧化物燃料电池在短路状态下运行，将导入气体与气体存储设备存储的氢气通入阳极进行加氢反应生成燃料气体。其中，导入气体可为二氧化碳气体或氮气。
在短路条件下固体氧化物燃料电池的催化速率几乎为热催化条件下转化率的两倍。在固体氧化物燃料电池的阳极将导入气体以压缩气体的形式导入，同时将气体存储设备存储的氢气通入阳极，固体氧化物燃料电池的阴极暴露在大气或氧气中，通过调整通入阳极的二氧化碳、氮气或氢气的供应量，以及固体氧化物燃料电池的温度，控制燃料气体的生成速率。其中，固体氧化物燃料电池的温度控制在200℃-500℃。
当导入气体为二氧化碳时，固体氧化物燃料电池的催化反应速率峰值向高温方向移动，一氧化碳的产率降低，生成燃料气体甲烷，具体反应式为：
CO2+4H2→CH4+2H2O。
当导入气体为氮气时，固体氧化物燃料电池的催化反应速率峰值向高温方向移动，氮气的分解效率更高，生成燃料气体氨气，具体反应式为：
N2+3H2→2NH3。
进一步的，对于上述步骤S103中电压偏差满足第二条件，即固体氧化物燃料电池的功率处于过剩的状态，做进一步详细的划分，具体为：
步骤S201，若所述电压偏差大于第一阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行，并将所述固体氧化物燃料电池接入储能设备。
步骤S202，若所述电压偏差小于第一阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行。
具体的，第一阈值处于第二条件的电压偏差区间内，本实施例所述第一阈值可设置为1.1，当电压偏差大于第一阈值时，固体氧化物燃料电池的功率远高于消耗，功率处于大幅度过剩的状态，为减少不必要的电能浪费，将固体氧化物燃料电池接入储能设备，将多余的电能存储至储能设备，提高电能的利用率。
基于此，当电压偏差发生改变时，若原电压偏差大于第一阈值，并且变化后的电压偏差小于第二阈值，将所述固体氧化物燃料电池从第二功率的电解模式切换至第一功率的电解模式，并断开固体氧化物燃料电池与储能设备的连接。
其中第二阈值同样处于第二条件的电压偏差区间内，并且所述第二阈值小于第一阈值，在本实施例中第二阈值取1.09。由于电压偏差满足第二条件时，固体氧化物燃料电池都是以较高功率的模式下运行电解模式，在电压偏差呈现减小趋势的情况下，也就是说固体氧化物燃料电池的输出功率存在从过剩向与消耗平衡的趋势，可直接将固体氧化物燃料电池切换至较低功率的模式下运行电解模式，即将固体氧化物燃料电池从第二功率的电解模式切换至第一功率的电解模式。并且由于输出功率逐渐向与消耗平衡靠拢，固体氧化物燃料电池不存在多余电能，故断开固体氧化物燃料电池与储能设备的连接。
另外，固体氧化物燃料电池在电解模式下会将高温水蒸气分解为氢气和氧气，而制备后的氢气存储在气体存储设备，在后续固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行时的加氢反应中导入电池阳极消耗。考虑到气体存储设备的容积有限，因此在上述步骤S102-步骤S105中固体氧化物燃料电池按电解模式或燃料电池模式运行时，运行的功率收到气体存储设备的剩余容积限制，具体为：
步骤S301，获取气体存储设备的健康状态。
其中，气体存储设备的健康状态为在理想条件下，不考虑压力容忍度、临界温度、材料老化等因素，气体存储设备的容量退化率。本实施例中，由于仅对电解模式下产生的氢气进行存储，因此所述气体存储设备为储气罐。所述气体存储设备的健康状态的具体表达式为：
其中SOH为气体存储设备的健康状态，Vnow为气体存储设备的当前存储的气体容量，Vorigin为气体存储设备的总容量。气体存储设备的健康状态存在气体存储上限和气体存储下限，若达到气体存储上限，则意味着气体存储设备中没有多余的容量存储气体，若达到气体存储下限，则意味着气体存储设备中存储的气体不足。本实施例中，气体存储上限可设为80％，气体存储下限可设为20％。
步骤S302，若所述健康状态小于气体存储下限，且所述电压偏差满足第一条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第二功率的电解模式运行。
当健康状态小于气体存储下限，则说明储氢罐中氢气过少，氢气消耗量远大于氢气制备量，此时若电压偏差满足第一条件，则说明固体氧化物燃料电池是以电解模式运行，则需要将电解模式的功率升高，从第一功率切换至第二功率，提高固体氧化物燃料电池的电解模式氢气的制备效率，提高储气罐中氢气制备量，以达到氢气制备量与氢气消耗量平衡。
步骤S303，若所述健康状态大于气体存储上限，且所述电压偏差满足第一条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第三功率的电解模式运行。
当健康状态大于气体存储上限，则说明储氢罐中氢气过多，氢气消耗量远小于氢气制备量，此时若电压偏差满足第一条件，则说明固体氧化物燃料电池是以电解模式运行，为避免储氢罐中没有容量存储氢气，以造成电解反应的氢气流失浪费，则需要将电解模式的功率降低，从第一功率切换至第三功率，减缓固体氧化物燃料电池的电解模式氢气的制备效率，降低储气罐中氢气制备量，以达到氢气制备量与氢气消耗量平衡。
步骤S304，若所述健康状态大于气体存储上限，且所述电压偏差满足第二条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第一功率的电解模式运行。
当健康状态大于气体存储上限，则说明储氢罐中氢气过多，氢气消耗量远小于氢气制备量，此时若电压偏差满足第二条件，则说明固体氧化物燃料电池是以较高功率的电解模式运行，为避免储氢罐中没有容量存储氢气，以造成电解反应的氢气流失浪费，则需要将电解模式的功率降低，从第二功率切换至第一功率，减缓固体氧化物燃料电池的电解模式氢气的制备效率，降低储气罐中氢气制备量，以达到氢气制备量与氢气消耗量平衡。
步骤S305，若所述健康状态小于气体存储下限，且所述电压偏差满足第三条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第一功率的电解模式运行。
当健康状态小于气体存储下限，则说明储氢罐中氢气过少，氢气消耗量远大于氢气制备量，此时若电压偏差满足第三条件，则说明固体氧化物燃料电池是以较低功率的电解模式运行，则需要将电解模式的功率升高，从第三功率切换至第一功率，提高固体氧化物燃料电池的电解模式氢气的制备效率，提高储气罐中氢气制备量，以达到氢气制备量与氢气消耗量平衡。
另外，电压偏差的改变具有实时性，为进一步减少环境参数波动过大导致固体氧化物燃料电池的运行模式频繁切换的情况，在上述控制固体氧化物燃料电池的控制方法中引入滞环宽度，对电压偏差满足的条件进行宽裕度的调整，具体为：
步骤S401，当所述电压偏差在第一条件和第二条件之间切换时，若所述电压偏差在第一边界范围内首次出现递减变化，所述固体氧化物燃料电池维持第二功率的电解模式。
步骤S402，当所述电压偏差在第一条件和第二条件之间切换时，若所述电压偏差在第一边界范围内首次出现递增变化，所述固体氧化物燃料电池维持第一功率的电解模式。
根据上述的记载，第一条件是指电压偏差介于(0.95，1.05)之间，第二条件是指电压偏差介于(1.05，∞)之间，为避免电池运行模式的频繁切换，在两个电压偏差范围的分界点附近设置第一边界范围，当电压偏差在第一边界范围内首次出现递减变化或递增变化的时候，维持固体氧化物燃料电池当前的运行状态，减少电池运行模式的频繁变化，直至电压偏差在第一边界范围内再次出现递减变化或递增变化、或电压偏差的变化已经超出第一边界范围时，固体氧化物燃料电池的运行模式才进行切换。本领域技术人员可根据需求设置第一边界范围的宽度，在本实施例中，所述第一边界范围可设置为(1.04，1.06)。
对于电压偏差变化还包括以下从燃料电池模式切换至电解模式的情况：
当原电压偏差满足第四条件，变化后的电压偏差大于第三阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式时，将所述固体氧化物燃料电池从燃料电池模式切换至第一功率的电解模式。
其中，第三阈值处于第三条件的电压偏差区间内，在本实施例中第三阈值取0.91。由于电压偏差满足第四条件时，固体氧化物燃料电池是以燃料电池模式运行的，在电压偏差从第四条件的电压偏差区间内逐渐增大时，电压偏差呈现增长趋势，也就是说固体氧化物燃料电池的输出功率存在从不足向与消耗平衡的趋势，因此，在分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式时，可直接将固体燃料电池从燃料电池模式切换至电解模式，并以第一功率运行。
本实施例直接根据分布式能源设备产生的电能直接支撑固体氧化物燃料电池的电解模式运行，无需储能装置进行供电，降低了加氢催化反应所需的成本，并且提高了燃料电池的利用率；另外在低温的条件下进行导入气体的加氢催化，温和的反应条件既不影响反应效果，也有利于电池的稳定性。
应该理解的是，虽然附图1的流程图中各个步骤按照箭头额定指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以按其他的顺序执行。而且附图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者子阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
上述本发明公开的实施例中详细描述了固体氧化物燃料电池的控制方法，对于本发明公开的上述方法可以采用多种形式的设备实现，因此本发明还公开了对应上述方法的固体氧化物燃料电池的控制装置，结合附图2，下面给出具体的实施例进行详细说明。
固体氧化物燃料电池的控制装置应用于分布式能源系统，所述分布式能源系统包括分布式能源设备、储能设备、固体氧化物燃料电池和气体存储设备，所述装置包括：
参数获取模块501，用于获取固体氧化物燃料电池所在母线的电压偏差和分布式能源设备产生的电能。
第一电池模式运行模块502，用于若所述电压偏差满足第一条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第一功率的电解模式运行。
第二电池模式运行模块503，用于若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行。
第三电池模式运行模块504，用于若所述电压偏差满足第三条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第三功率电解模式运行。
第四电池模式运行模块505，用于若所述电压偏差满足第四条件，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行。
关于固体氧化物燃料电池的控制装置可全部参见上文对于方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或者部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以以硬件形式内嵌于或者独立于终端设备的处理器中，也可以以软件形式存储于终端设备的存储器中，以便处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述固体氧化物燃料电池的控制方法的步骤。
所述计算机可读存储介质可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编只读程存储器)、EPROM(可擦除可编只读程存储器)、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选的，计算机可读存储介质包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storagemedium)。计算机可读存储介质具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入这一个或者多个计算机程序产品中，所述程序代码可以以适当形式进行压缩。
在一个实施例中，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行上述固体氧化物燃料电池的控制方法。
所述计算机设备包括存储器、处理器以及一个或多个计算机程序，其中一个或多个计算机程序可以被存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个应用程序配置用于执行上述固体氧化物燃料电池的控制方法。
处理器可以包括一个或多个处理核。处理器利用各种接口和线路连接整个计算机设备内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行计算机设备的各种功能和处理数据。可选地，处理器可以采用数字信号处理(DigitalSignal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、埋点数据的上报验证器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器中，单独通过一块通信芯片进行实现。
存储器可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等。存储数据区还可以存储终端设备在使用中所创建的数据等。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种固体氧化物燃料电池的控制方法，所述方法应用于分布式能源系统，所述分布式能源系统包括分布式能源设备、储能设备、固体氧化物燃料电池和气体存储设备，其特征在于，所述方法包括：
获取固体氧化物燃料电池所在母线的电压偏差和分布式能源设备产生的电能；
若所述电压偏差满足第一条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第一功率的电解模式运行；
若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行；
若所述电压偏差满足第三条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第三功率电解模式运行；
若所述电压偏差满足第四条件，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行。
2.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的控制方法，其特征在于，所述若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行，包括：
若所述电压偏差大于第一阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行，并将所述固体氧化物燃料电池接入储能设备；
若所述电压偏差小于第一阈值，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行。
3.如权利要求2所述的固体氧化物燃料电池的控制方法，其特征在于，还包括：
当原电压偏差大于第一阈值，并且变化后的电压偏差小于第二阈值时，将所述固体氧化物燃料电池从第二功率的电解模式切换至第一功率的电解模式，并断开固体氧化物燃料电池与储能设备的连接。
4.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的控制方法，其特征在于，还包括：
获取气体存储设备的健康状态；
若所述健康状态小于气体存储下限，且所述电压偏差满足第一条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第二功率的电解模式运行；
若所述健康状态大于气体存储上限，且所述电压偏差满足第一条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第三功率的电解模式运行；
若所述健康状态大于气体存储上限，且所述电压偏差满足第二条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第一功率的电解模式运行；
若所述健康状态小于气体存储下限，且所述电压偏差满足第三条件，将所述固体氧化物燃料电池切换至第一功率的电解模式运行。
5.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述电压偏差在第一条件和第二条件之间切换时，若所述电压偏差在第一边界范围内首次出现递减变化，所述固体氧化物燃料电池维持第二功率的电解模式；
当所述电压偏差在第一条件和第二条件之间切换时，若所述电压偏差在第一边界范围内首次出现递增变化，所述固体氧化物燃料电池维持第一功率的电解模式。
6.如权利要求1所述的固体氧化物燃料电池的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
当原电压偏差满足第四条件，变化后的电压偏差大于第三阈值，并且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式时，将所述固体氧化物燃料电池从燃料电池模式切换至第一功率的电解模式。
7.如权利要求1-6任一项所述的固体氧化物燃料电池的控制方法，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行时存在加氢反应，具体为：
阻断固体氧化物燃料电池中阳极和阴极之间的电连接，所述固体氧化物燃料电池在短路状态下运行，将导入气体与气体存储设备存储的氢气通入阳极进行加氢反应生成燃料气体。
8.一种固体氧化物燃料电池的控制装置，所述装置应用于分布式能源系统，所述分布式能源系统包括分布式能源设备、储能设备、固体氧化物燃料电池和气体存储设备，其特征在于，所述装置包括：
参数获取模块，用于获取固体氧化物燃料电池所在母线的电压偏差和分布式能源设备产生的电能；
第一电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第一条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第一功率的电解模式运行；
第二电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第二条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第二功率的电解模式运行；
第三电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第三条件，且所述分布式能源设备产生的电能满足固体氧化物燃料电池的电解模式，所述固体氧化物燃料电池按第三功率电解模式运行；
第四电池模式运行模块，用于若所述电压偏差满足第四条件，所述固体氧化物燃料电池按燃料电池模式运行。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项固体氧化物燃料电池的控制方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，执行权利要求1-7中任一项固体氧化物燃料电池的控制方法。
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