本發明大體涉及燃料電池領域，尤其涉及一種燃料電池系統、操作該燃料電池系統的方法及燃料電池發電廠。
背景技術：
：燃料電池是一種電化學裝置，其能夠通過燃料，例如氫，與氧化劑，例如空氣中含有的氧氣，的電化學反應將來自燃料中的化學能轉換為電能。由于燃料電池的環境優越性和高效率，燃料電池系統作為能源供應系統正被廣泛開發。在燃料電池系統中，如果碳形成速率比碳移除速率快，則可能生成碳。積碳是非常嚴重的問題。碳可能會占據燃料電池的陽極和重整器催化劑，這將導致催化劑破損和鈍化以及下游過熱。在極端的情況下，積碳也可能會導致壓降增加和強迫停機，從而導致電力生產中斷，并且，增加燃料電池系統的維護成本。水碳比(SCR，SteamtoCarbonRatio)是用于評估燃料電池系統的性能和可靠性的關鍵因素。水碳比是水蒸汽含量與一氧化碳含量和甲烷含量之和的比。如果水碳比太高，則會降低最優的電池電壓，加速電池電壓衰減，惡化陽極密封，并且，增加壓降和用于陽極循環的寄生功率消耗，從而導致低的電效率。相反，如果水碳比太低，則可能會導致在重整器和燃料電池的陽極處的碳形成和沉積，降低燃料電池系統的效率和壽命，并且甚至可能導致燃料電池系統的停機。因此，水碳比的嚴格控制對于預防積碳起著至關重要的作用。然而，在 燃料電池系統中，很難同時、實時地測量一氧化碳含量、甲烷含量和水蒸汽含量。因此，如何實時獲得水碳比是燃料電池工業的一大挑戰。技術實現要素：本發明的一個方面在于提供一種燃料電池系統。所述燃料電池系統包括具有用于產生電力的燃料電池堆的陽極循環回路、流量計、電流傳感器及處理器。所述流量計用于測量提供至所述陽極循環回路中的燃料流量。所述電流傳感器用于測量從所述燃料電池堆拉出的電流。所述處理器用于基于所述測量出的燃料流量和所述測量出的電流來確定所述陽極循環回路中的水碳比。本發明的另一個方面在于提供一種用于操作燃料電池系統的方法。所述燃料電池系統包括具有用于產生電力的燃料電池堆的陽極循環回路，所述方法包括將燃料供應至所述陽極循環回路中，將氧氣供應至所述燃料電池堆的陰極，測量提供至所述陽極循環回路中的燃料流量，測量從所述燃料電池堆拉出的電流，及基于所述測量出的燃料流量和所述測量出的電流來確定所述陽極循環回路中的水碳比。本發明的又一個方面在于提供一種燃料電池發電廠。所述燃料電池發電廠包括用于產生電力的燃料電池系統、測量裝置及控制器。所述測量裝置用于獲得來自所述燃料電池系統的至少兩個運行參數的測量值。所述控制器包括推理測量模塊，其中，所述推理測量模塊包括模擬模型，所述模擬模型定義在所述燃料電池系統的主要性能指標和所述至少兩個運行參數之間的映射關系。所述推理測量模塊用于使用所述至少兩個運行參數的所述測量值以及所述模擬模型確定所述主要性能指標的推理值。附圖說明當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面及優點將變得更好理解，在附圖中，相同的元件標號在全部附圖中用于表示相同 的部件，其中：圖1是帶有陽極循環回路的示意性燃料電池系統的示意圖；圖2是根據本發明的第一具體實施方式的示意性燃料電池系統的示意圖；圖3是根據本發明的第二具體實施方式的示意性燃料電池系統的示意圖；圖4是根據本發明的一個具體實施方式的用于操作燃料電池系統的示意性方法的流程圖；以及圖5根據本發明的一個具體實施方式的示意性燃料電池發電廠的示意圖。具體實施方式為幫助本領域的技術人員能夠確切地理解本發明所要求保護的主題，下面結合附圖詳細描述本發明的具體實施方式。在以下對這些具體實施方式的詳細描述中，本說明書對一些公知的功能或構造不做詳細描述以避免不必要的細節而影響到本發明的披露。除非另作定義，本權利要求書和說明書中所使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬
技術領域：
內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權利要求書中所使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“一個”或者“一”等類似詞語并不表示數量限制，而是表示存在至少一個。“包括”或者“具有”等類似的詞語意指出現在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵蓋出現在“包括”或者“具有”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。帶有陽極循環回路的燃料電池系統圖1示出示意性燃料電池系統100的示意圖。如圖1所示，示意性燃料電池系統100包括陽極循環回路11。陽極循環回路11包括用于產生電力的燃 料電池堆12。燃料電池堆12可以包括堆疊在一起的多個燃料電池。燃料電池堆12可以適用于例如固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCell，SOFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MoltenCarbonateFuelCell，MCFC)等高溫燃料電池，也可以適用于例如質子交換膜燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池(DirectMethanolFuelCell，DMFC)等低溫燃料電池。燃料電池堆12包括陽極121、陰極122及電解質123。燃料電池堆12的陽極121具有陽極入口1211和陽極出口1212。陽極121可以支持產生電力的電化學反應。合成氣可以與通過電解質123的擴散從陰極122接收到的氧離子在陽極121被氧化。反應能夠在陽極121產生熱、水蒸汽和以自由電子形式的電力，該電力能夠用于將功率提供至能源消耗裝置18。氧離子可以通過陰極氧化劑的氧還原來產生，電子可能從能源消耗裝置18返回至陰極122。能源消耗裝置18適于從燃料電池系統100拉出電流，或者將電負載應用到燃料電池系統100。能源消耗裝置18可以包括，但不限于，工具、燈光或照明組件、電器(如家庭或其他電器)、家庭或其他住宅、辦公室或其他商業機構、計算機、信號或通信設備等。陰極122可以被連接到陰極氧化劑源，例如空氣中的氧氣。陰極氧化劑被定義為供應至陰極122供燃料電池系統100在產生電力時應用的氧化劑。陰極122可以滲透到從陰極氧化劑接收到的氧離子。電解質123能夠與陽極121和陰極122相連通。電解質123可以用于將來自陰極122的氧離子傳遞到陽極121，并且可以具有很小的導電性或不具有導電性，因此，能夠防止自由電子從陰極122到達陽極121。燃料電池系統100包括用于提供燃料的燃料供應裝置14和用于將燃料輸送到陽極循環回路11中的燃料輸送裝置15。燃料可以呈氣體或液體形式。這種燃料的例子可以包括，但不限于，甲烷、乙烷、丙烷、生物質氣、天然氣、合成氣、柴油、煤油、汽油等。燃料輸送裝置15可以包括用于調節提供 至陽極循環回路11中的燃料流量的燃料流量調節器150。為了減少或移除在燃料中的例如硫(其是有害的，并且容易將在后端的燃料重整所使用的催化劑粘結)等不期望成分的濃度，因此，燃料電池系統100還可以包括燃料凈化裝置16。燃料凈化裝置16用于減少或移除在燃料中的不期望成分的濃度。然而，對于純凈的燃料，例如甲烷、乙烷、丙烷等，燃料凈化裝置16可以省略。因此，提供至陽極循環回路11中的燃料可以包括由燃料供應裝置14提供的燃料，或者經由燃料凈化裝置16凈化后的燃料。在一個具體實施方式中，如圖1所示，陽極循環回路11還可以包括燃料重整器13。燃料重整器13具有重整器入口131和重整器出口132。燃料電池堆12的陽極出口1212可以連接到燃料重整器13的重整器入口131，并且，燃料重整器13的重整器出口132返回至燃料電池堆12的陽極入口1211，從而形成陽極循環回路11。燃料重整器13可以用于接收燃料及來自燃料電池堆12的陽極出口1212的尾氣，并且從燃料和尾氣中在重整器出口132處產生重整氣S。重整氣S包括富氫(H2)氣體，并且也可以包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、水蒸汽(H2O)以及未反應的燃料，例如甲烷(CH4)。在重整器出口132處的重整氣S可以被分成再循環的重整氣S1和外排的重整氣S2。再循環的重整氣S1被循環返回到陽極入口1211。當燃料電池系統100運行時，將燃料供應至陽極循環回路11中，特別是在本具體實施方式中的燃料重整器13的重整器入口131，并且，氧氣，例如空氣中含有的氧氣被供應至燃料電池堆12的陰極122。在燃料重整器13中，燃料可以通過化學反應被重整以產生氫氣。例如，對于烴燃料，烴燃料通過如下的蒸汽重整反應(1)被轉化為一氧化碳(CO)和氫氣(H2)，并且，一氧化碳和水蒸汽(H2O)通過如下的水汽變換反應(2)被轉化為二氧化碳(CO2)和氫氣。CO+H2O→CO2+H2(2)盡管可以使用任何烴燃料，但是為了簡單起見，以下將使用甲烷(CH4)作為燃料的說明性的例子。當使用甲烷(CH4)作為燃料時，以上的蒸汽重整反應(1)可以被修改為如下：CH4+H2O→CO+3H2(3)再循環的重整氣S1返回到燃料電池堆12的陽極入口1211。在燃料電池堆12的陽極121中，再循環的重整氣S1和來自陰極122的氧離子混合，并且通過如下的反應(4)被轉化為水蒸汽，從而產生電力和熱。2H2+O2→2H2O(4)在另一個具體實施方式中，燃料電池堆12可以具有內部重整功能而不需要單獨的燃料重整器13。在這種情況下，燃料電池堆12的陽極出口1212能夠被直接被返回到陽極入口1211，從而形成陽極循環回路11。因此，在燃料電池堆12的陽極121中，也將會發生蒸汽重整反應(1)或(3)以及水汽變換反應(2)。繼續參照圖1，燃料電池系統100還可以包括底循環17。底循環17包括內燃機。重整氣S中的外排的重整氣S2被轉移到底循環17。外排的重整氣S2驅動內燃機以產生額外的電力，進而提高發電效率，多余的部分作為尾氣從內燃機排出。如以下更加詳細討論的，能夠控制陽極循環回路11中的水碳比(SCR)，特別是重整器入口131處或陽極入口1211處的水碳比。水碳比可以被定義為在混合氣中所含有的水蒸汽含量與在該混合氣中所含有的一氧化碳含量和甲烷含量的總和的比。該控制可以包括將水碳比控制到約等于期望的或目標的值，以及將水碳比控制在期望的或目標的范圍內。根據本發明的具體實施方式的說明性的且非排他性的例子可以包括在2：1和5：1之間的水碳比。具體實施方式1：重整器入口處的SCR預測圖2示出根據本發明的第一具體實施方式的示意性燃料電池系統200的示意圖。參照圖2，與圖1相比，根據本發明的第一具體實施方式的燃料電池系統200還包括流量計21、電流傳感器22和處理器24。流量計21用于測量提供至陽極循環回路11中的燃料流量。電流傳感器22用于測量從燃料電池堆12拉出的電流。處理器24用于基于測量出的燃料流量和測量出的電流實時確定陽極循環回路11中的水碳比。在第一具體實施方式中，陽極循環回路11中的水碳比包括燃料重整器13的重整器入口131處的水碳比。處理器24包括水碳比(SCR)模型241。SCR模型241定義了在重整器入口131處的SCR及燃料流量和電流之間的映射關系。根據測量出的燃料流量和測量出的電流，以及SCR模型241，可以確定在重整器入口131處的SCR。作為一個示例，SCR模型241包括如下的線性方程：其中，SCRest1代表重整器入口131處的SCR，A和B代表常數，FUsys代表燃料電池系統200的燃料利用率，I代表從燃料電池堆12拉出的電流，N代表燃料電池堆12的燃料電池的數量，F代表法拉第常數(96485C/s)，以及ffuel代表提供至陽極循環回路11中的燃料流量。在線性方程(5)中，重整器入口131處的SCR是作為提供至陽極循環回路11中的燃料流量和從燃料電池堆12拉出的電流的函數。根據大量的模擬測試數據，以上的線性方程(5)可以近似地被表達為如下：因此，只要測量出燃料流量ffuel和電流I，重整器入口131處的水碳比SCRest1就能夠很容易地根據以上的線性方程(5)或(6)估算出。以上線性方程(6)的有效性可以通過與高保真計算機機理模型的對比測試得到驗證(見表1)。測試數據是在燃料電池系統200中通過改變燃料電池堆12的溫度T(即，陽極出口1212處的溫度)、循環比RR(其是再循環的 重整氣S1與重整氣S的流量比)、從燃料電池堆12中拉出的電流I以及提供至陽極循環回路11的重整器入口131中的甲烷流量表1其中，SCRsim1代表從高保真計算機機理模型中模擬得到的重整器入口131處的水碳比，SCRest1代表線性方程(6)估算得到的重整器入口131處的水碳比，以及RE代表估算出的水碳比SCRest1與模擬出的水碳比SCRsim1之間的相對誤差。從以上的表1可以看出，平均絕對相對誤差為2.2％，而最大絕對相對誤差為4.9％，其低于燃料電池工業中的工程標準誤差(例如5％)。因此，該對比結果表明線性方程(6)的預測結果能夠很好地與從高保真計算機機理模型得到的結果相符合。繼續參照圖2，為了較好地利用確定出的水碳比以防止燃料電池系統200中的積碳，燃料電池系統200還可以包括控制器25。控制器25用于基于確定出的水碳比來控制燃料電池系統200的性能。可以將水碳比限度預先存儲 在控制器25中。控制燃料電池系統200的性能可以包括調整燃料電池系統200的性能。例如，在一個具體實施方式中，當確定出的水碳比接近水碳比限度時，控制器25可以給燃料電池系統200的燃料流量調節器150發送調整命令。燃料流量調節器150可以響應于該調整命令來調節提供至陽極循環回路11中的燃料流量，從而來控制水碳比。在另一個具體實施方式中，本發明的具體實施方式的燃料電池系統200還可以包括功率調節裝置26。功率調節裝置26可以用于將燃料電池堆12連接到能源消耗裝置18。當確定出的水碳比接近水碳比限度時，控制器25將會給功率調節裝置26發送調整命令。功率調節裝置26可以響應于該調整命令來調節從燃料電池堆12拉出的電流，從而來控制水碳比。例如，功率調節裝置26可以包括DC-DC轉換器、DC-AC逆變器、或DC-DC轉換器和DC-AC逆變器的結合。在又一個具體實施方式中，當確定出的水碳比接近水碳比限度時，控制器25將會分別給燃料流量調節器150和功率調節裝置26發送調整命令。燃料流量調節器150和功率調節裝置26響應于各自的調整命令可以調節提供至陽極循環回路11中的燃料流量和調節從燃料電池堆12拉出的電流，從而協同來控制水碳比。當然，控制燃料電池系統200的性能還可以包括僅監控燃料電池系統200的性能。例如，當確定出的水碳比接近水碳比限度時，控制器25可以僅在操作者界面(例如，人機交互界面)上產生報警信號，或者，通過電子郵件或文本消息給系統操作者發送通知，從而，通知系統操作者采取行動來控制水碳比。本發明的具體實施方式的控制器25可以是多核控制器25。處理器24可以集成到控制器25中。本發明的具體實施方式的燃料電池系統200可以使用提供至陽極循環回 路11中的燃料流量以及從燃料電池堆12拉出的電流容易且實時地估算出水碳比。而且，本發明的具體實施方式的燃料電池系統200可以根據估算出的水碳比來控制系統200的性能，因此，能夠有效防止燃料電池系統200的積碳。本發明的具體實施方式的實時確定出的水碳比能夠提高操作的可觀測性，并且在運行過程中能夠提高裝置性能而無需使用附加昂貴的氣體分析儀或者分離工藝，從而使得本發明的具體實施方式的燃料電池系統200能夠具有高可靠性、高靈活性和低運行成本。具體實施方式2：陽極入口處的SCR預測圖3示出根據本發明的第二具體實施方式的示意性燃料電池系統300的示意圖。參照圖3，與圖2所示的第一具體實施方式的燃料電池系統200相比，根據本發明的第二具體實施方式的燃料電池系統300還可以包括溫度傳感器23。溫度傳感器23用于測量陽極循環回路11中的溫度。處理器24還可以進一步基于測量出的溫度來確定水碳比。也就是說，能夠基于測量出的燃料流量、測量出的電流及測量出的溫度來確定水碳比。與第一具體實施方式類似的是，處理器24也包括水碳比(SCR)模型242。但是與第一具體實施方式不同的是，第二具體實施方式的SCR模型242定義了在水碳比及燃料流量、電流和溫度之間的映射關系。根據測量出的燃料流量、測量出的電流和測量出的溫度，以及SCR模型242，可以確定水碳比。在第二具體實施方式中，陽極循環回路11中的水碳比11包括陽極入口1211處的水碳比。溫度傳感器23用于測量燃料重整器13的重整器出口132處的溫度。溫度傳感器23可以靠近重整器出口132設置。優選地，溫度傳感器23可以設置在燃料重整器13的端部。更加優選地，溫度傳感器23可以位于燃料重整器13的催化劑床端部。陽極循環回路11中的溫度包括燃料重整器13的重整器出口132處的溫度。使用測量出的燃料流量、測量出的電流及測量出的重整器出口132處的溫度可以確定陽極入口1211處的水碳比。作為一個示例，SCR模型242包括如下的基于組分平衡法則和平衡方程 的非線性方程組：其中，AS、TS、AW、TW分別代表用于以上重整反應(3)和變換反應(2)的平衡常數，其已經在文獻中由許多研究者所披露，如表2所示。表2：重整和變換反應的平衡常數的值AS30.37TS-27087AW-3.911TW4234在以上的公式(7)-(14)中存在八個未知變量。其中，a和b代表在反應(3)中反應掉的CH4和在反應(2)中反應掉的CO的各自的摩爾流量，代表外排的重整氣S2的總摩爾流量，代表在重整氣S中的CO2的摩爾分數，代表在重整氣S中的H2的摩爾分數，代表在重整氣S中的H2O的摩爾分數，代表在重整氣S中的CH4的摩爾分數，及XCO代表在重整氣S中的CO的摩爾分數。此外，在以上的公式(7)-(14)中，I代表以安培為單位的從燃料電池堆12拉出的電流，代表以摩爾/秒(mole/s)為單位的提供至陽極循環回路11中的燃料(例如，CH4)的摩爾流量，以及To代表以開爾文為單位的重 整器出口132處的溫度。因此，一旦提供了測量出的燃料流量測量出的電流I及測量出的重整器出口132處的溫度To，通過求解以上八個非線性方程組(7)-(14)，就能夠計算出以上的八個未知變量。因此，可以通過如下公式預測出陽極入口1211處的水碳比SCRest2：對于以上的八個非線性方程組(7)-(14)，求解算法可以是傳統的方法，例如牛頓方法。另一種替代的方法是將以上八個非線性方程組(7)-(14)轉化成約束優化問題，并且通過使用任何優化算法來求解問題，任何優化算法例如最速下降法、共軛梯度法、牛頓法、擬牛頓方法、信賴域反射方法、有效集方法、內點法、Nelder-Mead單純形法、非線性規劃、隨機規劃、全局非線性規劃、遺傳算法以及粒子/群技術等。非線性方程組(7)-(14)的有效性可以通過與高保真計算機機理模型的對比測試得到驗證(見表3)。測試數據是在燃料電池系統300中通過改變重整器出口132處的溫度To、循環比RR(其是再循環的重整氣S1與重整氣S的流量比)、從燃料電池堆12中拉出的電流I以及提供至陽極循環回路11的重整器入口131中的甲烷流量表3其中，SCRsim2代表從高保真計算機機理模型中模擬得到的陽極入口1211處的水碳比，SCRest2代表使用非線性方程組(7)-(14)估算得到的陽極入口1211處的水碳比，以及RE代表估算出的水碳比SCRest2與模擬出的水碳比SCRsim2之間的相對誤差。從以上的表3可以看出，平均絕對相對誤差為2％，而最大絕對相對誤差為4％，其低于燃料電池工業中的工程標準誤差(例如5％)。因此，該對比結果表明非線性方程組(7)-(14)的預測結果能夠很好地與從高保真計算機機理模型得到的結果相符合。本發明的具體實施方式的燃料電池系統300能夠使用提供至陽極循環回路11中的燃料流量、從燃料電池堆12拉出的電流以及陽極循環回路11中的溫度容易且實時地估算出水碳比。而且，與圖2所示的第一具體實施方式的燃料電池系統200相似的是，第二具體實施方式的燃料電池系統300也可以根據估算出的水碳比來控制系統300的性能，從而，有效防止燃料電池系統300的積碳。用于操作燃料電池系統的方法本發明的具體實施方式還提供了一種用于操作燃料電池系統200、300的方法。圖4示出根據本發明的一種具體實施方式的用于操作燃料電池系統200、300的方法的流程圖。如圖4所示，在步驟B41中，將燃料，例如像甲烷之類的烴燃料供應至燃料電池系統200、300的陽極循環回路11中。在本發明的具體實施方式中，提供至陽極循環回路11中的燃料可以包括由燃料供應裝置14提供的燃料，或者經由燃料凈化裝置16凈化后的燃料。在一個具體實施方式中，陽極循環回路11還可以包括燃料重整器13。燃料被提供至燃料重整器13的重整器入口131。在步驟B42中，氧氣，例如空氣中含有的氧氣，被供應至陽極循環回路11的燃料電池堆12的陰極122。燃料重整器13接收燃料及來自燃料電池堆12的陽極出口1212的尾氣，并且產生重整氣S。重整氣S中的再循環的重整氣S1然后返回到燃料電池堆12的陽極入口1211。在燃料電池堆12的陽極121中，再循環的重整氣S1與來自陰極122的氧離子混合，并且被轉化成水蒸汽，從而產生電力。在步驟B43中，例如通過使用流量計21來測量提供至陽極循環回路11中的燃料流量(例如，甲烷流量)。在步驟B44中，例如通過使用電流傳感器22來測量從燃料電池堆12拉出的電流。在步驟B45中，在一個具體實施方式中，基于在步驟B43中測量出的燃料流量和在步驟B44中測量出的電流可以確定陽極循環回路11中的水碳比。在另一個具體實施方式中，本發明的具體實施方式的方法還可以包括可選的步驟B46。在可選的步驟B46中，例如通過溫度傳感器23來測量陽極循環回路11中的溫度。在這種情況下，在步驟B45中，基于在步驟B43中測量出的燃料流量、在步驟B44中測量出的電流以及在步驟B46中測量出的溫 度，可以確定陽極循環回路11中的水碳比。作為一個示例，步驟B46中的陽極循環回路11中的溫度可以包括燃料重整器13的重整器出口132處的溫度。在步驟B47中，可以預先建立SCR模型241、242。在一個具體實施方式中，SCR模型241定義了在重整器入口131處的SCR及提供至陽極循環回路11中的燃料流量和從燃料電池堆12拉出的電流之間的映射關系。在步驟B45中，根據在步驟B43中測量出的燃料流量和在步驟B44中測量出的電流，以及SCR模型241，可以確定陽極循環回路11中的水碳比，特別是重整器入口131處的水碳比。在另一個具體實施方式中，SCR模型242定義了在陽極循環回路11中的水碳比及提供至陽極循環回路11中的燃料流量、從燃料電池堆12拉出的電流和陽極循環回路11中的溫度之間的映射關系。在步驟B45中，使用在步驟B43測量出的燃料流量、在步驟B44中測量出的電流和在步驟B46中測量出的陽極循環回路11中的溫度，特別是測量出的重整器出口132處的溫度，以及SCR模型242，可以確定陽極循環回路11中的水碳比，特別是陽極入口1211處的水碳比。步驟B48確定是否確定出的水碳比接近水碳比限度。當確定出的水碳比接近水碳比限度時，過程前進到步驟B49。否則，過程返回到步驟B41。在步驟B49中，基于確定出的水碳比來控制燃料電池系統200、300的性能。在一個具體實施方式中，控制燃料電池系統200、300的性能可以包括監控燃料電池系統200、300的性能。例如，當確定出的水碳比接近水碳比限度時，可以在操作者界面上產生報警信號，或者通過電子郵件或文本消息將通知發送給系統操作者，從而通知系統操作者采取行動來控制水碳比。在另一個具體實施方式中，控制燃料電池系統200、300的性能可以包括調整燃料電池系統200、300的性能。例如，當確定出的水碳比接近水碳比限度時，可以調節提供至陽極循環回路11中的燃料流量和從燃料電池堆12拉出的電流中的至少一個，和/或也可以將氫氣或水蒸汽注入到陽極循環回路11中。本發明的具體實施方式的用于操作燃料電池系統200、300的方法可以提 高操作的可觀測性，并且在運行過程中能夠提高裝置性能，從而使得本發明的具體實施方式的燃料電池系統200、300能夠具有高可靠性、高靈活性和低運行成本。燃料電池發電廠本發明的具體實施方式還提供了一種燃料電池發電廠500。圖5示出根據本發明的一種具體實施方式的示意性燃料電池發電廠500的示意圖。如圖5所示，燃料電池發電廠500可以包括用于產生電力的燃料電池系統51、測量裝置52以及控制器53。燃料電池系統51可以包括例如圖1的燃料電池系統100。測量裝置52用于獲得來自燃料電池系統51的至少兩個運行參數的測量值。在一個具體實施方式中，測量裝置52可以包括例如圖2所示的流量計21和電流傳感器22。相應地，至少兩個運行參數的測量值包括測量出的提供至燃料電池系統51的陽極循環回路11中的燃料流量及測量出的從燃料電池系統51的燃料電池堆12拉出的電流。在另一個具體實施方式中，測量裝置52可以包括例如圖3所示的流量計21、電流傳感器22和溫度傳感器23。相應地，至少兩個運行參數的測量值包括測量出的提供至燃料電池系統51的陽極循環回路11中的燃料流量、測量出的從燃料電池系統51的燃料電池堆12拉出的電流、以及測量出的陽極循環回路11中的溫度。控制器53包括具有模擬模型5310的推理測量模塊531。推理測量模塊531可以包括例如圖2或圖3所示的處理器24。模擬模型5310可以包括例如圖2或圖3所示的SCR模型241、242。模擬模型5310定義燃料電池系統51的主要性能指標和至少兩個運行參數之間的映射關系。推理測量模塊531用于使用至少兩個運行參數的測量值以及模擬模型5310確定主要性能指標的推理值。燃料電池系統51的主要性能指標可以包括例如在以上第一或第二具體實施方式中提到的水碳比。在一個具體實施方式中，至少兩個運行參數包括提供至燃料電池系統51的陽極循 環回路11中的燃料流量及從燃料電池系統51的燃料電池堆12拉出的電流。在另一個具體實施方式中，至少兩個運行參數包括提供至燃料電池系統51的陽極循環回路11中的燃料流量、從燃料電池系統51的燃料電池堆12拉出的電流、以及陽極循環回路11中的溫度。本發明的具體實施方式的控制器53可以為一種多核控制器。控制器53還可以包括推理控制算法模塊532。當主要性能指標的推理值接近主要性能指標的邊界時，推理控制算法模塊532用于基于主要性能指標的推理值來確定燃料電池系統51的一個或多個待調整的參數，并且發送控制命令。一個或多個待調整的參數可以包括例如提供至陽極循環回路11中的燃料流量、從燃料電池堆12拉出的電流、注入到陽極循環回路11中的氫氣或水蒸汽、或者其組合。主要性能指標的邊界可以包括例如水碳比限度。本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500可以包括一個或多個執行器54。一個或多個執行器54用于響應于該控制命令來調整一個或多個待調整的參數。一個或多個執行器54可以包括例如圖2或圖3所示的燃料流量調節器150、圖2或圖3所示的功率調節裝置26或者其組合。本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500可以適用于水碳比的估算與控制。以上通過以水碳比為例，詳細描述了燃料電池發電廠500的各個功能模塊的結構。然而，本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500并不應局限于水碳比，其也應適用于燃料電池發電廠500的其他主要性能指標的估算和控制，這些其他主要性能指標很難使用現有的傳感器，例如物流組分分數、流股性質(低熱值、密度、露點等)實時測量。繼續參照圖5，為了確保模擬模型5310能夠跟隨由于一個或多個待調整的參數而導致的燃料電池發電廠500的變化，本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500的控制器53還可以包括模型校準器533。模型校準器533用于實時地對模擬模型5310中的映射關系進行校準。本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500還可以包括數據庫服務器 55和數據清理器56。數據庫服務器55用于存儲來自燃料電池系統51的至少兩個運行參數的測量值。數據清理器56用于從這些測量值中清除異常的測量值，從而確保這些測量值的可靠性。數據清理器56被連接到控制器53的推理測量模塊531。本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500還可以包括人機交互界面57。人機交互界面57與控制器53以及與發電廠操作者或者上層控制器相通信。本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500能夠提高操作的可觀測性，并且在運行過程中能夠提高裝置性能。本發明的具體實施方式的燃料電池發電廠500能夠具有高可靠性、高靈活性和低運行成本。盡管根據本發明的具體實施方式的用于操作燃料電池系統200、300的方法的動作被示出為功能塊，但是，在圖4所示的各個功能塊的順序和各個功能塊之間的動作的分離并不意圖是限制性的。例如，可以以不同的順序來執行各個功能塊，并且，與一個功能塊相關聯的動作可以與一個或者多個其它功能塊相結合或者可以被細分成多個功能塊。雖然結合特定的具體實施方式對本發明進行了詳細說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發明可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于覆蓋在本發明真正構思和范圍內的所有這些修改和變型。當前第1頁1 2 3