固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种新兴的电化学发电技术,可利用氢能与碳基化石燃料发电,效率高而且无污染,是当今新能源研究领域的热点研究方向,对解决能源问题与环境污染问题具有重要意义。SOFC余热利用价值高,燃料种类丰富,而且有与其他系统联合发电的多种前景,故对其进行多种流程和工况的模拟分析是SOFC发电系统研究的重要步骤。此外,SOFC的空气流量控制系统也是SOFC发电系统最重要的环节之一,根据发电系统工况变化,实时供应对应所需的空气流量对于SOFC发电系统是保证发电系统性能、稳定性和寿命的重要环节。本文首先以SOFC发电系统为研究对象,基于Aspen Plus软件建立系统流程仿真模型,并根据结果进行模型优化,而后针对系统中的关键部件及系统关键参数变化对性能的影响展开相关研究,得到了系统主要可控运行参数如燃料利用率、燃料流量等对系统性能的基本影响规律,也建立了基于实际工况U-I曲线的4-6kW的SOFC发电系统模型,分析了不同电堆入口温度的影响以及各功率规格发电系统的性能对比,将以上分析作为依据设定该流程模型方案下的最优工作参数,并为后续的空气流量控制研究提供指导。第二部分,基于MATLAB软件的系统辨识工具箱功能完成SOFC发电系统空气流量控制过程传递函数的辨识,通过MATLAB/Simulink平台建立SOFC空气流量控制的仿真模型并进行优化,引入增加史密斯预估补偿的控制模型,模型控制效果良好。在此基础上,根据实验的要求在LabVIEW软件中编写空气流量控制系统的上位机软件,基于仿真模型的相关参数,进行了实验研究。通过实验台安装的传感器采集实验数据,而后分析实验数据,对比仿真结果,验证了控制效果,发现增加史密斯预估补偿的控制效果良好,实验过程中无超调和震荡现象发生。