基于遗传算法的温差发电系统模块布局优化设计

摘要

温差发电在航空航天等极端环境供电和汽车余热利用等领域具有重要的应用,然而低的热电转换效率严重限制了其发展。目前主要从提高材料本身性能和优化热电模块结构两方面提升性能。本文从整体出发,建立了基于遗传算法的温差发电系统模块布局优化设计方法。融合已有的解析模型,发展了能够快速获得系统电输出功率的性能评估方法;通过遗传算法,以废热气体的热电转换为例,实现了温差发电系统热电模块的布局(数量与位置)设计;讨论了废热气体流动速度和温度的影响规律。研究表明,相比于全覆盖热电模块设计方案,优化的布局方案以更少的热电模块获得了更高的电输出功率,从而证实并非布置的热电模块越多越好,存在最优的热电模块数量和位置。该研究为提升温差发电系统输出功率提供了一种可能的途径。