Dynamic fault detection and diagnosis for alkaline water electrolyzer with variational Bayesian Sparse principal component analysis

主成分分析 贝叶斯概率 组分(热力学) 断层(地质) 计算机科学 故障检测与隔离 模式识别(心理学) 电解 人工智能 化学 物理 地质学 物理化学 电极 地震学 热力学 执行机构 电解质
作者
Qi Zhang,Weihua Xu,Lei Xie,Hongye Su
出处
期刊:Journal of Process Control [Elsevier BV]
卷期号:135: 103173-103173
标识
DOI:10.1016/j.jprocont.2024.103173
摘要

Electrolytic hydrogen production serves as not only a vital source of green hydrogen but also a key strategy for addressing renewable energy consumption challenges. For the safe production of hydrogen through Alkaline water electrolyzer (AWE), dependable process monitoring technology is essential. However, random noise can easily contaminate the AWE process data collected in industrial settings, presenting new challenges for monitoring methods. In this study, we develop the variational Bayesian sparse principal component analysis (VBSPCA) method for process monitoring. VBSPCA methods based on Gaussian prior and Laplace prior are derived to obtain the sparsity of the projection matrix, which corresponds to ℓ2 regularization and ℓ1 regularization, respectively. The correlation of dynamic latent variables is then analyzed by sparse autoregression and fault variables are diagnosed by fault reconstruction. The effectiveness of the method is verified by an industrial hydrogen production process, and the test results demonstrated that both Gaussian prior and Laplace prior based VBSPCA can effectively detect and diagnose critical faults in AWEs.

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