NMPC Económico para una Celda Óxido Sólido Reversible

Área de la Ciencia:

• Almacenamiento de Energía
• Ingeniería Electroquímica
• Sistemas de Control

Sus antecedentes:

• Las pilas de combustible de óxido sólido reversibles (rSOC) pueden cambiar entre los modos de celda de combustible y de electrólisis, ofreciendo flexibilidad a la red.
• La optimización de la operación de la rSOC es un desafío debido a dinámicas complejas y acopladas.
• Los precios de la electricidad en tiempo real exigen estrategias de control avanzadas para la viabilidad económica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar un marco de control predictivo de modelo no lineal económico (E-NMPC) para optimizar la operación de la rSOC.
• Evaluar los beneficios económicos del E-NMPC en comparación con los métodos de control convencionales.
• Investigar la integración del almacenamiento de baterías con sistemas rSOC para mejorar la flexibilidad operativa.

Principales métodos:

• Desarrollo de un modelo detallado de diagrama de flujo de rSOC, incluido el equipo de balance de planta.
• Aplicación de una estrategia E-NMPC al modelo rSOC para la optimización operativa.
• Simulación y análisis del rendimiento de E-NMPC en los modos de celda de combustible y de electrólisis.

Principales resultados:

• El E-NMPC redujo el consumo de hidrógeno en el modo de celda de combustible mientras mantenía la producción de electricidad.
• El E-NMPC mostró mejoras marginales en la producción de hidrógeno durante el modo de electrólisis.
• La integración con un sistema de baterías mejoró la flexibilidad de los objetivos de producción y consumo de electricidad.

Conclusiones:

• El E-NMPC proporciona una estrategia eficaz para optimizar la operación económica de las rSOC.
• El marco propuesto demuestra potencial para mejorar la eficiencia y el rendimiento económico en aplicaciones rSOC conectadas a la red.
• La integración de baterías mejora aún más la adaptabilidad de los sistemas rSOC a las demandas dinámicas de la red.