[发明专利]一种基于改进人工蜂群算法的温差发电片智能优化方法

说明书

本发明提供一种基于改进人工蜂群算法的温差发电片智能优化方法，为每组内部结构参数匹配不同的外阻序列，并找出输出能量最大值所对应的外阻序列，进而得到可以使温差发电片输出能量最大的内部结构参数和外接负载阻值的组合；因此，本发明可以使一般使用者在设计和使用温差发电片的过程中，可以借助本发明的优化策略，在使用相同质量的材料和相同面积的半导体晶粒的情况下，仅通过改变半导体晶粒形状、排布方式，改变外接负载电阻的阻值，制作高效率温差发电片，并得到该给定温差发电片的最优外接负载序列，从而提高温差发电片输出功率，增加温差发电片在民用场景中应用的意义。

技术领域

本发明属于新能源发电技术领域，尤其涉及一种基于改进人工蜂群算法的温差发电片智能优化方法。

背景技术

温差发电是利用新能源发电的一种方式，主要实现热能和电能之间的转换。由于发电过程没有化学反应和物理反应，该发电技术不会对环境造成影响。温差发电组件主要由上、下两层导热板，P型和N型半导体晶粒，以及连接材质组成。温差发电的热电转换效率主要由热电材料的性质决定。目前市面上商用温差发电片的转换效率只有5％，因此温差发电目前多应用在军事、航空等昂贵设备上，实际民用的情况很少。

除了热电材料的性质，半导体晶粒的形状和排布方式，外接电阻负载与温差发电片的连接，都会影响温差发电片的间接转换效率。然而，当前并没有一种能够有效提高温差发电片的输出功率的半导体晶粒形状、排布方式以及电路外接电阻负载阻值的优化方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于改进人工蜂群算法的温差发电片智能优化方法，在使用相同材料和面积的半导体晶粒的情况下，仅通过改变半导体晶粒的结构和排布方式，改变外接负载电阻的阻值，就可以提高温差发电片的输出功率。

一种基于改进人工蜂群算法的温差发电片智能优化方法，包括以下步骤：

S1：为温差发电片随机生成一组内部结构参数，所述内部结构参数包括温差发电片长度方向上的半导体晶粒个数、宽度方向上的半导体晶粒个数、半导体晶粒的长度、半导体晶粒的宽度以及半导体晶粒的厚度；

S2：获取温差发电片在当前组内部结构参数下的最优外阻序列，其中，所述最优外阻序列至少包括四个阻值，且每个阻值为其前一个阻值设定邻域内的备选阻值中的其中一个；同时，每个阻值设定邻域内的备选阻值通过各自对应的设定步长采样得到，且每个阻值对应的设定步长小于其前一个阻值对应的设定步长；第一个阻值为温差发电片在当前组内部结构参数下的内阻初值的设定邻域内的备选阻值中的其中一个；

S3：将最优外阻序列中每个阻值对应的各输出能量进行求和，得到最优外阻序列对应的总输出能量∑E，其中，每个阻值对应的输出能量为温差发电片外接该阻值的负载时所输出的能量；

S4：采用设定的更新方式对当前组内部结构参数进行更新，并将更新得到的下一组内部结构参数重复步骤S2～S3，得到温差发电片在下一组内部结构参数下的最优外阻序列对应的总输出能量∑E；以此类推，直到内部结构参数的更新达到设定的更新次数，将最终得到的总输出能量的全局最大值对应的内部结构参数与最优外阻序列作为最终的优化结果。

进一步地，所述最优外阻序列包括四个阻值，且最优外阻序列的获取方法为：

S21：以当前组内部结构参数对应的内阻作为温差发电片在当前组内部结构参数下的外阻的初始值R₀；

S22：采用设定步长Δ₁在R₀的邻域内生成第一外阻序列，将第一外阻序列中的各阻值分别与内阻相加，得到温差发电片在步长Δ₁下的第一电阻序列；

S23：将第一电阻序列作为当前电阻序列执行最优阻值获取操作，得到第一外阻序列中的最优阻值R₁；其中，所述最优阻值获取操作为：