【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于质子交换膜电解槽建模与参数辨识领域，具体涉及一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法。
技术介绍
1、随着社会经济的不断发展，能源需求也迅速增长，化石能源的大量使用加剧了气候变化和环境污染，在此背景下，氢能由于绿色无污染被广泛认为是未来最有发展潜力的二次能源。质子交换膜电解槽作为一种高效、环保的电解水制氢设备，在氢能源生产中的应用越来越广泛。精确的质子交换膜电解槽极化特性模型是实现质子交换膜电解槽关键状态可观、可控的重要基础，这就需要对电解槽的极化特性进行精确的建模和参数辨识。
2、目前，已提出了质子交换膜电解槽极化特性的模型，但该模型由质子交换膜燃料电池的研究继承而来，并未针对质子交换膜电解槽的运行机理做出修改，往往无法准确地描述电解槽的实际工作状态。对于质子交换膜电解槽极化特性模型中的未知参数辨识，已有的自然启发的群体智能方法，如粒子群优化方法、蚁群优化方法等，容易陷入局部最优，收敛速度慢，在小种群规模下的参数辨识效果不佳，不适用于性能和资源配置有限的工业系统的快速精确参数辨识。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，设计合理，解决了现有技术的不足，具有良好的效果。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
3、一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，包括以下步骤：
4、s1、建立质子交换膜电解槽极化特性模
5、s2、获取质子交换膜电解槽的可测运行变量数据集合，包括可测输入以及输出变量数据集合；
6、s3、基于自适应狩猎博弈策略，进行质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识，进而得到最终的质子交换膜电解槽的极化特性模型。
7、进一步地，所述步骤s1中，建立的质子交换膜电解槽极化特性模型具体为：
8、质子交换膜电解槽由若干个单元组成，每个单元的工作电压ucell表示为开路电压uocv、活化过电压ηact、欧姆过电压ηohm与浓差过电压ηconc四者之和，如下式所示：
9、ucell＝uocv+ηact+ηohm+ηconc (1)
10、开路电压uocv表达式为：
11、
12、其中，t为热力学温标，单位为k，由实验测得；r为气体常数；f为法拉第常数；kwo为修正系数；ph2为电解槽内氢气压力，po2为电解槽内氧气压力，其表达式为：
13、ph2＝pca-ph2o (3)
14、po2＝pan-ph2o (4)
15、其中，pca和pan分别是氢气分离器和氧气分离器测得的绝对压力，ph2o为电解槽内的水分压力，其表达式为：
16、
17、活化过电压ηact表达式为：
18、
19、其中，αan为阳极电荷转移系数，i为流过每个电解单元的电流，i0,an为阳极电流密度，其表达式为：
20、
21、其中，i0,an,std为标准状况下的阳极电流密度，eexc为阳极电子传输所需活化能；
22、欧姆过电压ηohm表达式为：
23、
24、其中，σmem为质子交换膜的电导率，其表达式为：
25、
26、其中，σmem,std为标准状况下的质子交换膜电导率，epro为质子在膜中传输所需活化能；
27、由于实验中额定工作电流密度不会高到足以产生浓差过电压ηconc，故取值为0。
28、质子交换膜电解槽极化特性模型中需要辨识的6个模型参数是：修正系数kwo，阳极电荷转移系数αan，标准状况下的阳极电流密度i0,an,std，阳极电子传输所需活化能eexc，标准状况下的膜电阻率σmem,std以及质子在膜中传输所需活化能epro。
29、进一步地，所述步骤s2中，通过质子交换膜电解槽的实际工况测试得到并记录电解槽可测参数及对应的电解槽工作状态的实验数据，可测参数包括电解槽工况运行时电压、电流、温度和压强。
30、进一步地，所述步骤s3包括以下子步骤：
31、s301、确定待辨识模型参数的合理范围，并在范围内随机生成初始种群个体，具体为：
32、由已有的公开资料或根据经验取值，给出待辨识模型参数的范围，其表达式为：
33、
34、其中，lb1、lb2、lb3、lb4、lb5和lb6代表待辨识参数的下界，ub1、ub2、ub3、ub4、ub5和ub6代表待辨识参数的上界；
35、根据确定的待辨识模型参数的合理范围，随机生成初始种群个体，设定种群数为n，即种群中的个体数量，每个个体为一个候选解，包含6个维度的变量，代表需要进行辨识的6个参数；每个候选解第d个维度的变量表达式为：
36、xd＝lbd+(ubd-lbd)·rand，d＝1,2,...,6 (11)
37、其中，xd表示第d个维度的变量，rand表示一个[0,1]范围内的随机数，在生成所有个体的每一维度的变量时均随机确定；
38、s302、评估个体危险强度与竞争强度，具体为：
39、将实测输出与模型输出的均方根误差rmse作为适应度函数ffitness(xk)，计算每个个体的适应度，表达式为：
40、
41、
42、其中，xk代表第k个体的位置，xk＝[x1,x2,x3,x4,x5,x6]，h为实测数据序列中包含的样本点数，yi为第i个样本点的实测电压输出，为第i个样本点对应的模型电压输出；
43、将适应度最小的个体作为猎物，种群中的其他个体作为捕猎者；
44、对于猎物，diprey定义为猎物个体感知到的危险强度，其表达式为：
45、
46、其中，m表示猎物可感知到的捕猎者数量，通过轮盘赌确定；xprey和xhunter,m分别代表位于可感知边界的猎物和第m个捕猎者个体的位置，；r1和r2为两个[0,1]范围内的随机数，d代表候选解的维度数，即参数的个数，为猎物第d个维度的变量，为猎物可感知到的第j个捕猎者在第d个维度的变量，α代表猎物的耐力性能，随着迭代次数的增加而降低，表达式为：
47、
48、其中，c为耐力常数，t为当前的迭代次数，tmax为设置的最大迭代次数；
49、对于捕猎者，dihunter定义为捕猎者个体感知到的竞争强度，其表达式为：
50、
51、其中，n表示捕猎者可感知到的周围捕猎者数量，通过轮盘赌确定；xhunter,n表示位于可感知边界的第n个捕猎者个体的位置；表示捕猎者可感知到的第r个捕猎本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S1中，建立的质子交换膜电解槽极化特性模型具体为：
3.根据权利要求2所述的一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过质子交换膜电解槽的实际工况测试得到并记录电解槽可测参数及对应的电解槽工作状态的实验数据，可测参数包括电解槽工况运行时电压、电流、温度和压强。
4.根据权利要求3所述的一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述的一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤S304中，通过BFGS拟牛顿法使用目标函数的一阶导数和近似海森矩阵信息，通过迭代求解实现空间中的寻优，具体过程如下：
【技术特征摘要】
1.一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤s1中，建立的质子交换膜电解槽极化特性模型具体为：
3.根据权利要求2所述的一种改进质子交换膜电解槽极化特性模型的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤s2中，通过质子交换膜电解槽的实际工况测试得到并记录电解槽可测参数及对应的电解槽...
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