太阳能集热系统中储热油罐容量的极值搜寻研究

【摘要】该文对太阳能集热系统中储热油罐容量的极值搜寻（ES）进行研究。通过建立储热系统的动态数学模型，设计储热油罐容量的ES问题，运用数值优化方法求解ES问题。结合太阳能物理基础，建立标准太阳能辐射强度数学模型。针对太阳能光热利用，提出一种太阳能集热系统的实验平台设计。首先对原理框架进行设计，将系统划分为五个模块。其次，针对系统五个模块进行详细的参数设计，包括过程参数的检测电路和储热油罐容量的设计。储热模块中的储热油罐容量优化一定程度上等同于滤波器设计。通过设计储热油罐容量的ES数学模型，反复迭代容量参数进行系统热平衡模拟仿真，证实容量参数存在极值点结论。对容量参数优化过程进一步转化为凸曲线优化，运用数值优化方法，以基于黄金分割法的和基于连续抛物线插值法的凸优化算法对容量极值点进行求解。以40m2的槽式太阳能集热系统作案例分析，对储热模块输出温度值大于100℃的热能维持时间最长的储热油罐容量极值搜寻。通过基于黄金分割法的ES求解法和基于连续抛物线插值的ES求解法对储热油罐容量的ES问题进行求解，结合MATLAB中的fminbnd极值求解，搜寻储热油罐容量的最优解。从快速性、稳定性以及可靠性三个角度对两种极值优化算法进行比较。通过对储热油罐容量的极值搜寻问题的研究，证实了极值搜寻可以提高太阳能系统中热能利用率，具有一定的经济价值。
【作者】徐芬；
【导师】刘光宇；赖晓平；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】太阳能；太阳能集热系统；储热油罐容量；极值搜寻（ES）；黄金分割法；连续抛物线插值法；

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