基于PSO-AFSA混合优化算法的光伏光热综合利用及其优化控制

摘要

在常规能源逐渐减少与环境污染日益严峻的今天，太阳能光伏光热综合利用技术得到了较大的提高，光伏光热综合利用系统得到越来越多的推广和支持，但外界不断变化的环境因素严重降低了PV/T系统的太阳能利用效率，如何有效提高系统的太阳能利用率仍然有很多技术难点需要去攻克。
　　本文搭建了光伏光热系统平台，建立了强制循环型的光伏光热综合利用系统最大输出等效功率数学模型，从理论层面对影响系统最大输出总等效功率的因素及流量优化控制策略进行分析。之后，根据变化的外界环境动态优化控制水流速来提高系统太阳能利用率。主要研究工作如下:
　　首先，搭建了光伏光热综合利用系统及与之对应的监控系统，分析了光伏电池的基本工作原理和外在环境对光伏电池输出特性的影响。其次，建立了系统输出总等效功率的数学模型，对输出热、电功率进行了实验验证，同时给出了系统性能评价方法;在MATLAB上基于控制变量法分析了不同系统参数对输出总等效功率的影响，得到了相应的影响规律。接着，分析了恒流速控制方式的缺点，给出了基于PSO-AFSA混合优化算法对系统输出总等效功率进行极值搜寻，动态优化水流速的控制策略。最后，通过设计恒定水流速和动态优化水流速实验，对比实验数据证明了动态优化控制水流速策略的可行性。

目录

声明

摘要

符号说明

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状及存在的问题

1．2．1 太阳能光伏光热技术国内外研究进展

1．2．2 PV／T系统流量的优化控制

1．2．3 现有研究总结及存在的问题

1．3 研究内容

1．4 本章小结

第2章 光伏光热综合利用系统平台

2．1 光伏系统

2．1．1 光伏-蓄电池系统

2．1．2 外在环境对光伏电池输出特性影响

2．2 光热系统

2．3 热泵主机系统

2．4 硬件采集系统

2．5 基于虚拟仪器的监控系统

2．5．2 数据采集系统

2．5．3 控制系统

2．5．4 测量仪表

2．6 本章小结

第3章 光伏光热综合利用系统输出总等效功率建模及性能影响因素分析

3．1 光伏光热综合利用系统输出总等效功率数学模型

3．1．1 输出电功率数学模型的建立

3．1．2 输出热功率数学模型的建立

3．1．3 水泵功耗数学模型的建立

3．1．4 光伏光热综合利用系统输出总等效功率数学模型

3．2 系统输出热、电功率数学模型的实验验证

3．2．1 误差分析模型

3．2．2 模型验证

3．3 光伏光热综合利用系统性能评价方法

3．4 影响光伏光热综合利用系统性能及最大输出总等效功率因素分析

3．4．1 太阳辐照度对系统性能及最大输出总等效功率的影响

3．4．2 进口水温对系统性能及最大输出总等效功率的影响

3．4．3 冷却水流速对系统性能及最大输出总等效功率的影响

3．4．4 光伏板温度对系统性能及最大输出总等效功率的影响

3．5 本章小结

第4章 基于PSO-AFSA混合优化算法的系统输出总等效功率极值搜寻及优化控制策略

4．1 改进的PSO-AFSA混合优化算法

4．1．1 PSO优化算法

4．1．2 AFSA优化算法

4．1．3 基于改进的PSO-AFSA混合优化算法

4．1．4 基于改进PSO-AFSA混合优化算法的极值搜寻数值实验

4．2 基于改进PSO-AFSA混合优化算法的系统输出总等效功率极值搜寻

4．3 基于LABVIEW与MATLAB混合编程的最大输出总等效功率优化控制

4．4 本章小结

第5章 光伏光热综合利用系统的实验研究

5．1 恒定水流速对系统性能影响的实验分析

5．2 动态优化水流速对系统性能影响的实验分析

5．3 系统恒定水流速运行与动态优化水流速运行的性能比较

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文与参与项目