固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）作为21世纪炙手可热的新能源之一,通过电化学反应将燃料中的化学能直接转化为电能,具有高效率、低污染等显著优点。单个SOFC电堆的输出功率有限,在诸如轨道列车、数据中心等大功率负载需求场景的应用中存在局限性。对此,基于某种拓扑结构将多个SOFC电堆组成系统来供应负载。由于系统中存在多个能量源,需要制定能量管理策略合理分配负载需求。同时针对电堆因衰退发生失效的状况,制定维护策略以保证系统顺利供应负载。因此,本文的研究内容主要包括:首先,基于电化学和热力学等理论搭建了多堆SOFC发电系统模型,包括性能退化的SOFC电堆、外围设备、蓄电池与DC\DC变换器等子系统。结合实验数据对比分析了SOFC的极化曲线与电压衰退轨迹,误差最大为4.7%,验证了所搭模型的可靠性。然后,针对系统中电堆的衰退现象与性能差异,设计了一种最小化系统燃料消耗的自适应能量管理策略。通过等效燃料消耗原理建立了系统总燃料消耗模型,基于递归最小二乘法辨识模型参数,补偿因电堆衰退造成的性能改变,采用分布式一致性优化算法对模型进行求解,获得各能源部件的期望功率;基于PID控制器设计了电堆输出电流控制方案,让各电堆快速跟踪期望功率,实现了多堆系统的能量管理;对比分析了等额分配与链式分配策略,结果表明所提策略能够减少系统燃料消耗,发挥系统的性能优势。最后,以降低系统维护成本为目标,基于预防性维护设计了一种多堆成组维护策略,解决了电堆发生失效而影响系统能量分配的问题。采用自适应维纳过程分析各电堆的衰退趋势,获取电堆的失效率函数,以此确立了系统维护成本模型;通过分析“集合分割问题”进行求解,获得维护周期与分组,实现了多堆系统的成组维护;对比分析了其它维护策略,结果表明若不处理失效电堆,系统则无法满足负载需求,同时相较于电堆独立维护方案,所提策略能够降低系统的运行成本。