CN114937795B - 一种拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法，所述方法包括：当外部电负载由初始负载升高至第一负载时，采用控制燃料流量的调控方式；当外部电负载由初始负载升高至第二负载时，采用控制燃料利用率的调控方式；当外部电负载由初始负载降低至第三负载时，采用控制电压的调控方式；当外部电负载由初始负载降低至第四负载时，采用控制燃料利用率的调控方式；其中，第二负载大于第一负载，第四负载小于第三负载。由此，该方法可根据外部负载变化情况和各调控方式的适用范围选取相应的调控方式，使***一直处于安全、高效的运行区间内；还扩宽了负载响应范围，让***能够实现更宽的功率输出，拓宽了***工作域。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法。
背景技术
固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转换成电能的装置，具有发电效率高、燃料适用性广、排放少等优点，在分布式能源、移动电源、家用能源***等领域具有良好的应用前景。SOFC***一般包含SOFC电堆、燃烧器、重整器、换热器、动力部件、控制柜等部件，能够向外界供应电力，或实现热电联供。
SOFC***通常在设定工况下稳定运行，但是当外界负载发生变化时，也需要***能够做出快速响应，以应对变化的载荷。然而，作为***核心部件的电堆，其工作温度通常在700℃-800℃之间，具有很强的热惯性，无法对负载变化作出快速响应。因此，在负载响应过程中，维持电堆热平衡的稳定是关键性问题之一。
另外，***输出功率与燃料流量、燃料利用率、工作电流、工作电压、工作温度等参数有关，影响机制复杂，而上述***参数又存在运行范围。因此，如果能提供一种在不同输出工况下、可以确保***运行在安全区间内，又能维持***的高效率、具有负载响应快特点的拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法，将具有重要意义。
发明内容
为改善上述技术问题，本发明提供一种拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法，所述***在初始工况下运行时的电负载为初始负载，所述方法包括：
当外部电负载由所述初始负载升高至第一负载时，采用控制燃料流量的调控方式；
当外部电负载由所述初始负载升高至第二负载时，采用控制燃料利用率的调控方式；
当外部电负载由所述初始负载降低至第三负载时，采用控制电压的调控方式；
当外部电负载由所述初始负载降低至第四负载时，采用控制燃料利用率的调控方式；
其中，所述第二负载大于所述第一负载，所述第四负载小于所述第三负载。
由此，可以根据外部负载变化情况和各调控方式的适用范围选取相应的调控方式，使***在面对不同程度的负载变化时，都能快速响应，拓宽了***工作域。本发明方法采用多种调控方式的结合，不仅使得***一直处于安全、高效的运行区间内；还扩宽了负载响应范围，让***能够实现更宽的功率输出。
另外，在调控过程中，电堆热负荷一直稳定不变，电堆温度不会出现剧烈波动，避免了热冲击与其造成的性能衰减。
根据本发明的实施例，所述控制燃料流量的调控方式包括：维持所述***的燃料流量恒定不变，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同。
根据本发明的实施例，当外部电负载由所述初始负载升高至第一负载时，通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流增大，通过调节空气阀使***的空气流量增大。
根据本发明的实施例，所述控制燃料利用率的调控方式包括：通过燃料阀调节所述***的燃料流量，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同；其中，所述燃料流量与所述输出电流等比例变化，所述***的燃料利用率稳定不变。
根据本发明的实施例，当外部电负载由所述初始负载升高至第二负载时，通过调节所述燃料阀使所述燃料流量增大、通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流增大，通过调节空气阀使***的空气流量增大。
根据本发明的实施例，当外部电负载由所述初始负载降低至第四负载时，通过调节所述燃料阀使所述燃料流量降低、通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流降低，通过调节空气阀使***的空气流量降低。
根据本发明的实施例，所述控制电压的调控方式包括：通过燃料阀调节***的燃料流量，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同，并维持***电压稳定不变。
根据本发明的实施例，当外部电负载由所述初始负载降低至第三负载时，通过调节控制器使电堆的输出电流降低，通过调节燃料阀使***的燃料流量降低，通过调节空气阀使***的空气流量降低。
根据本发明的实施例，在初始工况下***输出功率为初始功率，在第一负载下***输出功率为第一功率，在第二负载下***输出功率为第二功率，在第三负载下***输出功率为第三功率，在第四负载下***输出功率为第四功率；所述第一功率、所述第二功率均大于所述初始功率，并且所述第二功率大于所述第一功率；所述第三功率、所述第四功率均小于所述初始功率，并且所述第四功率小于所述第三功率。
根据本发明的实施例，所述第一功率相比于所述初始功率的增幅为第一增幅，所述第一增幅大于0且小于等于5％；所述第二功率相比于所述初始功率的增幅为第二增幅，所述第二增幅大于5％且小于等于15％；所述第三功率相比于所述初始功率的增幅为第三增幅，所述第三增幅大于等于-4％且小于0；所述第四功率相比于所述初始功率的增幅为第四增幅，所述第四增幅大于等于-20％且小于-4％。
根据本发明的实施例，所述固体氧化物燃料电池***包括燃料泵、燃料预热器、重整器、SOFC电堆、燃烧器、鼓风机、空气预热器、余热回收部件、交直流转换器、控制器；所述燃料泵与所述燃料预热器通过第一管道连接，所述第一管道上设置有燃料阀；所述燃料预热器与所述重整器连接，所述重整器与所述SOFC电堆连接；所述鼓风机与所述空气预热器通过第二管道连接，所述第二管道上设置有空气阀；所述空气预热器与所述SOFC电堆连接；所述SOFC电堆与所述燃烧器连接，所述燃烧器与所述重整器连接，所述重整器与所述空气预热器连接，所述空气预热器与所述燃料预热器连接，所述燃料预热器与所述余热回收部件连接；所述SOFC电堆与所述交直流转换器连接，所述控制器分别与所述交直流转换器、所述燃料阀、所述空气阀连接。
附图说明
图1是本发明固体氧化物燃料电池***的结构示意图；
图2是本发明一个实施例中，SOFC电堆的放电曲线。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买获得的常规产品。
参考图1，固体氧化物燃料电池***包括燃料泵、燃料预热器、重整器、SOFC电堆(图1中的SOFC)、燃烧器、鼓风机、空气预热器、余热回收部件、交直流转换器(图1中的DC/AC)、控制器，所述燃料泵与所述燃料预热器通过第一管道连接，所述第一管道上设置有燃料阀，所述燃料预热器与所述重整器连接，所述重整器与所述SOFC电堆连接；所述鼓风机与所述空气预热器通过第二管道连接，所述第二管道上设置有空气阀，所述空气预热器与所述SOFC电堆连接；所述SOFC电堆与所述燃烧器连接，所述燃烧器与所述重整器连接，所述重整器与所述空气预热器连接，所述空气预热器与所述燃料预热器连接，所述燃料预热器与所述余热回收部件连接；所述SOFC电堆与所述交直流转换器连接，所述控制器分别与所述交直流转换器、所述燃料阀、所述空气阀连接。
通过控制器可以调节SOFC电堆的输出电流。此外，控制器与空气阀连接，控制器可以监测空气流量，通过空气阀可以调节***的空气流量。控制器与燃料阀连接，控制器可以监测燃料流量，通过燃料阀可以调节***的燃料流量。
燃料泵用于向SOFC电堆输送燃料，燃料泵通过燃料预热器、重整器与SOFC电堆连接。鼓风机用于向SOFC电堆输送空气，鼓风机通过空气预热器与SOFC电堆连接。SOFC电堆中过多的燃料可以输送到燃料器，燃料器经过重整器、空气预热器、燃料预热器与余热回收部件连接，余热回收部件用于供热。
本发明提供一种拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法，***在初始工况下运行时的电负载为初始负载，所述方法包括：
当外部电负载由初始负载升高至第一负载时，采用控制燃料流量的调控方式(简记为F-S)；
当外部电负载由初始负载升高至第二负载时，采用控制燃料利用率的调控方式(简记为U-S)；
当外部电负载由初始负载降低至第三负载时，采用控制电压的调控方式(简记为V-S)；
当外部电负载由初始负载降低至第四负载时，采用控制燃料利用率的调控方式(简记为U-S)；
其中，所述第二负载大于所述第一负载，所述第四负载小于所述第三负载。
由此，可以根据外部负载变化情况和各调控方式的适用范围选取相应的调控方式，使***在面对不同程度的负载变化时，都能快速响应，可以扩大***输出功率的范围，拓宽***匹配的负载区间，拓宽***的工作域。
总的来说，本发明提出的拓宽SOFC***工作域的方法适用于各种负载变化情形，且具有以下有益效果：***在外部负载变化时，通过使用本发明方法，依旧能够使***安全、可靠地运行，并维持高性能输出；在响应过程中，电堆温度始终维持稳定，避免热冲击的同时还可实现快速响应；本发明综合的调控策略拓宽了***输出功率的范围。
需要强调的是，由于温度参数一直维持稳定不变，该负载跟踪策略中的3种调控方式(F-S、U-S、V-S)都只涉及到流量参数和电流参数的调控。而流量参数与电流参数的响应时间普遍很短，因此该策略可以实现***对外界负载的快速响应。
根据本发明的实施例，图2列出了3种调控方式在SOFC电堆放电曲线上各自对应的工况点，横坐标为0，纵坐标大于1.1的曲线是片均电压随输出电流的变化曲线，横坐标为0，纵坐标为0的曲线是片均功率随输出电流的变化曲线。如图2中的初始点(左起第一条虚线)与F-S工况点(左起第四条虚线)所示，所述控制燃料流量的调控方式包括：维持所述***的燃料流量恒定不变，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同。具体地，不改变***燃料流量，通过增大或减小工作电流，从而改变***输出功率。因此，上述两个工况点在同一条放电曲线上。
根据本发明的实施例，当外部电负载由初始负载升高至第一负载时，通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流增大，通过调节空气阀使***的空气流量增大。
增大输出电流可以提高输出功率，而降低输出电流会减少输出功率。由此，通过增大输出电流，可以提高输出功率。通过调节***空气流量，可以维持电堆温度稳定不变。
采用控制燃料流量的调控方式，提高输出功率时，***燃料利用率与电效率也相应提高；同时，片均电压下降，电堆产热增加，为了维持电堆温度稳定，需要适当增大空气流量。
具体地，空气流量基于电堆热平衡计算得到。稳定的电堆温度不仅可以避免电堆内部出现热冲击，影响使用寿命；而且可以实现对负载的快速跟踪。
本发明的方法在实现***对更宽的外界负载快速跟踪的同时，还能维持电堆热平衡的稳定，确保***安全、高效地运行。
根据本发明的实施例，参考如附图2中初始点(左起第一条虚线)与U-S工况点(左起第三条虚线)，所述控制燃料利用率的调控方式(简记为U-S)包括：通过燃料阀调节所述***的燃料流量，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同；其中，所述燃料流量与所述输出电流等比例变化，所述***的燃料利用率稳定不变。最终实现***输出功率的提升或削减。因此，上述两个工况点分别在两条放电曲线上。此外，采用U-S方法时，电堆热负荷也会随着输出功率的增减而同方向增减，因此需要适当提高或降低空气流量。
根据本发明的实施例，当外部电负载由初始负载升高至第二负载时，通过调节所述燃料阀使所述燃料流量增大、通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流增大，通过调节空气阀使***的空气流量增大。
通过同时增大燃料流量与输出电流，可以提高输出功率，可以将***输出功率调节到与第二负载相同。通过增大***的空气流量，可以维持电堆温度稳定不变。
提高输出功率时，***燃料利用率稳定不变，片均电压略微下降，***电效率几乎不变；同时，电堆产热小幅上升，需要增大空气当量比来稳定电堆温度。
根据本发明的实施例，当外部电负载由初始负载降低至第四负载时，通过调节所述燃料阀使所述燃料流量降低、通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流降低，通过调节空气阀使***的空气流量降低。
通过同时降低燃料流量与输出电流，可以减少输出功率，可以将***输出功率调节到与第四负载相同。电堆产热小幅降低，通过降低***的空气流量，可以维持电堆温度稳定不变。
降低输出功率时，***燃料利用率稳定不变，片均电压略微上升；同时，电堆产热小幅降低，需要降低空气当量比来稳定电堆温度。
根据本发明的实施例，参考图2中初始点(左起第一条虚线)与V-S工况点(左起第二条虚线)，所述控制电压的调控方式包括：通过燃料阀调节***的燃料流量，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同，并维持***电压稳定不变。最终实现***输出功率的提高或降低。因此，上述两个工况点不在同一放电曲线上，但具有相同的放电电压。
根据本发明的实施例，当外部电负载由初始负载降低至第三负载时，通过调节控制器使电堆的输出电流降低，通过调节燃料阀使***的燃料流量降低，通过调节空气阀使***的空气流量降低。
增大输出电流和燃料流量可以提高输出功率，降低输出电流和燃料流量则会减少输出功率；通过调节***空气流量，可以维持电堆温度稳定不变。
采用V-S方式时，提高***输出功率，***的燃料利用率会快速下降，导致***电效率急剧下降，因此该方法适用于外部负载降低的情景。
采用V-S方式时，降低输出功率时，燃料流量快速降低，***燃料利用率和电效率快速增加；同时，电堆产热略微降低，需要降低空气流量，以维持电堆温度稳定。
根据本发明的实施例，在初始工况下***输出功率为初始功率，在第一负载下***输出功率为第一功率，在第二负载下***输出功率为第二功率，在第三负载下***输出功率为第三功率，在第四负载下***输出功率为第四功率；所述第一功率、所述第二功率均大于所述初始功率，并且所述第二功率大于所述第一功率；所述第三功率、所述第四功率均小于所述初始功率，并且所述第四功率小于所述第三功率。由此，本领域技术人员可以根据不同负载下***输出功率的变化情况选择相应的调控方式。
根据本发明的实施例，所述第一功率相比于所述初始功率的增幅为第一增幅，所述第一增幅大于0且小于等于5％；所述第二功率相比于所述初始功率的增幅为第二增幅，所述第二增幅大于5％且小于等于15％；所述第三功率相比于所述初始功率的增幅为第三增幅，所述第三增幅大于等于-4％且小于0；所述第四功率相比于所述初始功率的增幅为第四增幅，所述第四增幅大于等于-20％且小于-4％。需要说明的是，第一增幅大于0且小于等于5％、第二增幅大于5％且小于等于15％、第三增幅大于等于-4％且小于0、第四增幅大于等于-20％且小于-4％，这是本发明方法的一个具体实施方式，即当固体氧化物燃料电池***中的工作参数固定时，拓宽所述***工作域方法的不同调控方式所满足的条件，仅仅用于示例性说明，但不能用于限制本发明。也就是说，当固体氧化物燃料电池***的一些工作参数改变时，即便第一增福不在大于0且小于等于5％的范围之内，也可以采用控制燃料流量的调控方式，如，在另一些实施例中，第一增福大于0且小于等于10％时，采用控制燃料流量的调控方式，具体地，第一降福为8％时，采用控制燃料流量的调控方式，此时仍在本发明的保护范围之内。
也就是说，拓宽所述***工作域方法的不同调控方式所满足的具体条件不是固定不变的，该条件可以根据固体氧化物燃料电池***的工作参数而调整，但是采用不同调控方式的总体趋势是不变的。所述***在初始工况下运行时的电负载为初始负载，当第二负载大于第一负载，第四负载小于第三负载时，都可以采用本发明方法，具体地，当外部电负载由所述初始负载升高至第一负载时，采用控制燃料流量的调控方式；当外部电负载由所述初始负载升高至第二负载时，采用控制燃料利用率的调控方式；当外部电负载由所述初始负载降低至第三负载时，采用控制电压的调控方式；当外部电负载由所述初始负载降低至第四负载时，采用控制燃料利用率的调控方式。
为确保在调控过程中，***一直处于安全的运行区间内，本发明的拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法具有两条判断准则，分别是燃料利用率准则和片均电压准则。
燃料利用率准则要求是指调节后的***燃料利用率应该低于燃料利用率上限。即在调控过程中，***燃料利用率不能高于某一数值，例如80％。过高的燃料利用率会使得电堆内部靠近出口的阳极流道处出现燃料短缺的现象，从而影响***性能和寿命。
燃料利用率上限可以通过电堆放电曲线实验得到，燃料利用率低于上限可以有效避免电堆出现局部燃料亏空的情况，确保电堆性能不会出现快速衰减。
片均电压准则要求调节后的片均电压应该处于电压上、下限区间之内，即在调控过程中，电池片片均电压应处于某一范围之内，例如0.65V-0.85V。过低的片均电压会直接降低***性能，同时还会削减***使用寿命；过高的片均电压会降低***功率密度，使***失去实用性。
电压上限可以根据***额定片均电压而定，一般高于额定片均电压；电压下限根据电堆放电曲线实验而定。
需要强调的是，上述提到的约束准则中的具体数值只做参考。实际应用时，应该根据电堆性能制定合理的约束范围，确保***安全运行。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
起初，***稳定运行在初始工况下，此时***输出功率为P0，工作电流为I0，工作电压为V0，燃料流量为mfuel,0，空气流量为mair,0，***燃料利用率为uF0。
当外部负载提高至P1，且与P0相比增幅小于等于5％时，采用F-S方式进行调控。
调整后，***燃料流量维持不变，依旧为mfuel,0，工作电流增大到I1，该电流对应的输出功率为P1。并将空气流量调整为mair,1以维持电堆热负荷稳定不变。该工况下，工作电压和燃料利用率分别为V1和uF1。
当外部负载提高至P2，且与P0相比增幅大于5％时，将采用U-S方式进行调控。
调整后，***燃料利用率维持不变，为uF0，工作电流和燃料流量等比例增大至I2和mfuel,2，对应的输出功率为P2。空气流量调整为mair,2，此时的电压为V2。
当外部负载降低为P3，且与P0相比降幅不超过4％时，采用V-S方式进行调控。
调整后，***电压维持不变，为V0，工作电流和燃料流量调整为I3和mfuel,3，对应的输出功率为P3。此时***燃料利用率为uF3，空气流量调整为mair,3。
当外部负载降低为P4，且与P0相比降幅大于4％时，采用U-S方式进行调控。
调整后，***燃料利用率依然为uF0，工作电流和燃料流量等比例减小至I4和mfuel,4，对应的输出功率为P4。空气流量调整为mair,4，此时的电压为V4。
表1列出了1kW甲醇SOFC热电联供***各关键部件的设计参数，表2则将表1中的各参数所对应的状态为初始工况，将与初始工况相比，外部负载小幅度升高所对应的状态为工况1；将与初始工况相比，外部负载大幅度升高所对应的状态为工况2；将与初始工况相比，外部负载小幅度降低所对应的状态为工况3；将与初始工况相比，外部负载大幅度降低所对应的状态为工况4，表2列出了上述5种工况下***的运行参数。
表1 1kW甲醇SOFC热电联供***设计参数
表2 5种工况下，1kW甲醇SOFC热电联供***运行参数
| 初始工况 | 工况1 | 工况2 | 工况3 | 工况4 | |
| 燃料流量 | 7.8g/min | 7.8g/min | 8.9g/min | 6.9g/min | 6.8g/min |
| 空气流量 | 82L/min | 95L/min | 105L/min | 79L/min | 64L/min |
| 燃料利用率 | 73.3％ | 78.4％ | 73.5％ | 79.9％ | 73.4％ |
| 片均电压 | 0.8V | 0.778V | 0.768V | 0.8V | 0.826V |
| 放电电流 | 62.5A | 66.8A | 71.6A | 60.0A | 54.5A |
| 电功率 | 1000W | 1040W | 1100W | 960W | 900W |
| 电效率 | 38.1％ | 39.7％ | 36.7％ | 41.5％ | 39.4％ |
| 电堆热负荷 | 100W | 100W | 101W | 99W | 100W |
由表2可知，当外界负载在***初始功率1000W附近发生±100W的波动时，采用本发明提出的负载响应策略，能够实现***输出功率在波动幅度为±10％范围内调节。***电效率也在初始电效率38.1％附近变化，最低不低于36.7％，且***各运行参数均处于安全区内。同时电堆热负荷一直维持在初始值100W附近，电堆内部不存在热冲击。
在本实施方案中，采用的安全区间约束条件为：1、燃料利用率≤80％；2、片均电压在0.75V到0.85V之间。
基于上述约束准则，本实施例的响应策略中，各调控方式的适用范围列于下表3中。
表3各调控方式的适用范围
| 功率区间 | 变化幅度 | 调控方式 |
| 800W–960W | -20％--4％ | U-S方式 |
| 960W-1000W | -4％-0％ | V-S方式 |
| 1000W | 0％ | 初始功率 |
| 1000W–1050W | 0％-+5％ | F-S方式 |
| 1050W–1150W | +5％-+15％ | U-S方式 |
表3展示了本实施例最终的响应策略。在本实施例中，可实现***在额定工况点附近实时跟踪外界负载变化，通过跟踪负载变化，根据负载的变化情况选择相应的调控方式，适用范围为-20％到+15％，可以满足***日常运行需求，拓宽了***工作域。
上述虽然结合附图与模拟实例，针对某一特定的应用场景对本发明进行了描述。但不用于限制本发明，对于本领域的技术人员而言，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不用付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种拓宽固体氧化物燃料电池***工作域的方法，其特征在于，所述***在初始工况下运行时的电负载为初始负载，所述方法包括：
当外部电负载由所述初始负载升高至第一负载时，采用控制燃料流量的调控方式；
所述控制燃料流量的调控方式包括：维持所述***的燃料流量恒定不变，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同，当外部电负载由所述初始负载升高至第一负载时，通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流增大，通过调节空气阀使***的空气流量增大；
当外部电负载由所述初始负载升高至第二负载时，采用控制燃料利用率的调控方式；
所述控制燃料利用率的调控方式包括：通过燃料阀调节所述***的燃料流量，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同，其中，所述燃料流量与所述输出电流等比例变化，所述***的燃料利用率稳定不变，当外部电负载由所述初始负载升高至第二负载时，通过调节所述燃料阀使所述燃料流量增大、通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流增大，通过调节空气阀使***的空气流量增大；
当外部电负载由所述初始负载降低至第三负载时，采用控制电压的调控方式；
所述控制电压的调控方式包括：通过燃料阀调节***的燃料流量，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同，并维持***电压稳定不变，当外部电负载由所述初始负载降低至第三负载时，通过调节控制器使电堆的输出电流降低，通过调节燃料阀使***的燃料流量降低，通过调节空气阀使***的空气流量降低；
当外部电负载由所述初始负载降低至第四负载时，采用控制燃料利用率的调控方式；
所述控制燃料利用率的调控方式包括：通过燃料阀调节所述***的燃料流量，通过控制器调节电堆的输出电流，使***输出功率与外部电负载相同，其中，所述燃料流量与所述输出电流等比例变化，所述***的燃料利用率稳定不变，当外部电负载由所述初始负载降低至第四负载时，通过调节所述燃料阀使所述燃料流量降低、通过调节所述控制器使电堆的所述输出电流降低，通过调节空气阀使***的空气流量降低；
其中，所述第二负载大于所述第一负载，所述第四负载小于所述第三负载。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在初始工况下***输出功率为初始功率，在第一负载下***输出功率为第一功率，在第二负载下***输出功率为第二功率，在第三负载下***输出功率为第三功率，在第四负载下***输出功率为第四功率；
所述第一功率、所述第二功率均大于所述初始功率，并且所述第二功率大于所述第一功率；
所述第三功率、所述第四功率均小于所述初始功率，并且所述第四功率小于所述第三功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一功率相比于所述初始功率的增幅为第一增幅，所述第一增幅大于0且小于等于5％；
所述第二功率相比于所述初始功率的增幅为第二增幅，所述第二增幅大于5％且小于等于15％；
所述第三功率相比于所述初始功率的增幅为第三增幅，所述第三增幅大于等于-4％且小于0；
所述第四功率相比于所述初始功率的增幅为第四增幅，所述第四增幅大于等于-20％且小于-4％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池***包括燃料泵、燃料预热器、重整器、SOFC电堆、燃烧器、鼓风机、空气预热器、余热回收部件、交直流转换器、控制器；
所述燃料泵与所述燃料预热器通过第一管道连接，所述第一管道上设置有燃料阀；
所述燃料预热器与所述重整器连接，所述重整器与所述SOFC电堆连接；
所述鼓风机与所述空气预热器通过第二管道连接，所述第二管道上设置有空气阀；
所述空气预热器与所述SOFC电堆连接；
所述SOFC电堆与所述燃烧器连接，所述燃烧器与所述重整器连接，所述重整器与所述空气预热器连接，所述空气预热器与所述燃料预热器连接，所述燃料预热器与所述余热回收部件连接；
所述SOFC电堆与所述交直流转换器连接，所述控制器分别与所述交直流转换器、所述燃料阀、所述空气阀连接。
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