[发明专利]一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法

说明书

本发明提出了一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法，实现步骤为：构建复合太阳能集热系统集热面积优化的多目标优化模型；基于快速非支配排序遗传算法对多目标优化模型进行优化；获取复合太阳能集热系统集热面积优化的设计方案；基于多目标决策的层次分析法获取优化结果。通过优化计算，能够得到复合太阳能集热面积的最佳设计，从而在降低复合太阳能集热系统的系统成本的同时提高集热面积的使用效率。

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，涉及一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法。

背景技术

太阳能集热器包括平板集热器、菲涅尔集热器和真空管集热器等多个种类，每种太阳能集热器的集热效率和单位面积成本各不相同，对于单一品种的太阳能集热器，在热负荷量额定的前提下，需要通过对太阳能集热器集热面积的优化，确定最佳的系统成本和集热面积，例如，申请公布号CN107784388A，发明名称为“用于太阳能吸附式海水淡化系统的集热器面积优化方法”的专利申请，公开了一种用于太阳能吸附式海水淡化系统的集热器面积优化方法，该方法首先确定安装地的太阳能集热器的最佳倾角，并根据日淡水需求产量确定太阳能集热器每天的最大有效面积，然后在最佳倾角下，根据太阳能集热器每天的最大有效面积和集热器的面积计算太阳能集热器寿命期内净收益，最后进行太阳能集热器面积寻优，确定使寿命期内净收益最大的太阳能集热器的最优面积。

对于由多种太阳能集热器组合成的复合太阳能集热系统，在复合太阳能集热系统总热负荷量额定时，需要确定复合太阳能集热系统最小的系统成本和最小的集热面积，普遍的做法是通过对每种太阳能集热器集热面积的优化进行简单叠加，简单叠加的优化结果并非复合太阳能集热系统集热面积优化的最优结果，存在系统成本过高与集热面积效率过低的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出了一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法，旨在降低复合太阳能集热系统的系统成本的同时，提高集热面积的使用效率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括以下步骤：

(1)构建复合太阳能集热系统集热面积优化的多目标优化模型A：

构建控制变量为X、目标函数为总成本函数C_min(X)和总集热面积函数S_min(X)、约束关系为g_i(X)的复合太阳能集热系统集热面积优化的多目标优化模型A，其中：

X＝(x₁,x₂,...,x_i,...,x_n)

g_i(X)＝Q_sum-Q_hj≥0

其中，x_i为第i个单一太阳能集热系统的集热面积，n为单一太阳能集热系统的个数，n≥2，C_i(x_i)和S_i(x_i)分别为第i个单一太阳能集热系统的成本函数和集热面积函数，Q_sum和Q_hj分别为复合太阳能集热系统的集热量和热负荷量；

(2)基于快速非支配排序遗传算法对多目标优化模型A进行优化：

基于快速非支配排序遗传算法对多目标优化模型A进行优化，得到控制变量X的非劣解集P，以及P对应的总成本优化值集合C和总集热面积优化值集合S，其中：

P＝[X₁,X₂,...,X_j,...,X_m]