[发明专利]一种养殖场沼气热电联供系统优化方法及系统

权利要求书

1.一种养殖场沼气热电联供系统优化方法，其特征在于，包括：

构建供能侧热量模型和热需求量模型；所述供能侧热量模型表示提供的热量与用于沼气发电的沼气量和进料量之间的关系；所述提供的热量包括：发电机提供的热量和锅炉提供的热量；所述热需求量模型表示厌氧发酵罐的热需求量与进料量之间的关系；

根据所述供能侧热量模型和所述热需求量模型确定热需求量约束模型；

以热需求量约束模型、发电机组功率约束模型、燃气锅炉功率约束模型和用于发电的沼气量约束模型为约束条件，以投资收益率最大为目标函数构建供热模型；

对所述供热模型采用遗传算法进行求解得到最优个体，根据所述最优个体对养殖场沼气热电联供系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种养殖场沼气热电联供系统优化方法，其特征在于，所述对所述供热模型采用遗传算法进行求解得到最优个体，具体包括：

根据基准进料量和热需求量模型计算厌氧发酵罐的基准热需求量；

在当前迭代次数下，初始化种群，所述种群包括多个个体；所述个体包括进料量、用于沼气发电的沼气量、发电机组运行功率和锅炉运行功率；

对所述种群进行染色体解码得到待选最优个体；

根据所述基准热需求量、所述待选最优个体、所述热需求量约束模型、所述发电机组功率约束模型、所述燃气锅炉功率约束模型和所述用于发电的沼气量约束模型判断所述最优个体是否满足所述约束条件，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为否，则进行下次迭代；

若所述第一判断结果为是，则以所述目标函数为适应度函数计算所述待选最优个体的适应度值，并判断是否达到设定迭代次数，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果为是，则确定所有迭代次数下适应度值最大的待选最优个体为最优个体；

若所述第二判断条件为否，则对所述种群依次进行选择操作、交叉操作和变异操作得到更新后的种群并返回所述对所述种群进行染色体解码得到待选最优个体的步骤。

3.根据权利要求1所述的一种养殖场沼气热电联供系统优化方法，其特征在于，所述供能侧热量模型为：

其中，Q_A为发电机提供的热量，Q_g,d为用于沼气发电的沼气量，q_b为沼气热值，η_α为发电机组缸套水热量与发电机组所用燃气总热量之比，η_β为发电机组热回收量与缸套水热量之比，为沼气中水的含量，为沼气中硫化氢的含量，m表示进料量，Q_B为锅炉提供的热量，η_g为锅炉换热效率。

4.根据权利要求1所述的一种养殖场沼气热电联供系统优化方法，其特征在于，所述热需求量模型，具体为：

其中，Q_N为厌氧发酵罐的热需求量，c为料液的比热容，m为进料量，T_b为沼气厌氧发酵罐罐体内料液的温度，T_s为新鲜料液的温度，K_i为厌氧发酵罐的灌顶、罐底和侧罐壁的综合传热系数，S_i为厌氧发酵罐的灌顶、罐底和侧罐壁的当量传热面积，T_i为厌氧发酵罐外的综合温度，m_w为沼气流携带水蒸气的质量流量，H_w为发酵温度下水蒸气的汽化潜热值，c_w为水蒸气的比热容，T_a为外界空气温度，f为沼气体积占排出沼气体积的比例，v_b为厌氧发酵罐的有效容积，γ为沼气的体积产量。