一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法技术方案

本发明专利技术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。

An optimization method for the collector area of composite solar energy collector system

【技术实现步骤摘要】
一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法
本专利技术属于太阳能
，涉及一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法。
技术介绍
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，专利技术名称为“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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(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：/n构建控制变量为X、目标函数为总成本函数C

【技术特征摘要】
1.一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法，其特征在于，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Cmin(X)和总集热面积函数Smin(X)、约束关系为gi(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,...,xi,...,xn)






gi(X)＝Qsum-Qhj≥0
其中，xi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≥1，Ci(xi)和Si(xi)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，Qsum和Qhj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,...,Xj,...,Xm]
C＝[c1,c2,...,cj,...,cm]
S＝[s1,s2,...,sj,...,sm]
其中，Xj为包含n个非劣解的第j个非劣解子集，m为非劣解子集个数，m≥1，cj为Xj对应的总成本优化值，sj为Xj对应的总集热面积优化值；
(3)获取复合太阳能集热系统集热面积优化的设计方案D：
(3a)设所获取的设计方案D包含的非劣解子集个数为l，并根据l以及集合S中各元素的最大值smax和最小值smin，计算采集间隔stepsize：
stepsize＝(smax-smin)/(l+1)
(3b)按照由小到大的顺序对集合S的m个总集热面积优化值进行排序，并根据stepsize采集排序后的m个总集热面积优化值中的l个，组成总集热面积优化值集合S'；
(3c)选取非劣解集P与S'中各元素所对应的l个非劣解子集，组成非劣解集合D，并将D作为复合太阳能集热系统集热面积分配优化的设计方案；
(4)基于多目标决策的层次分析法获取优化结果E：
(4a)将待选取的最佳设计方案E作为目标层，建立评估最佳设计方案的总成本评估指标F1和总集热面积评估指标F2，并将其作为准则层，将设计方案D作为方案层，并将目标层、准则层和方案层依次层叠，得到多目标决策的层次结构；
(4b)基于多目标决策的层次结构中方案层相对于准则层中总成本评估指标F1的重要性，构建判断矩阵B1，方案层相对于准则层中总成本评估指标F2的重要性，构建判断矩阵B2，准则层相对于目标层的重要性，构建出判断矩阵B0：









其中，为B1的第e行第f列元素，表示设计方案D中第e个方案与第f个方案的总成本评估指标F1的比较结果，为B2的第g行第h列元素，表示设计方案D中第g个方案与第h个方案的总集热面积评估指标F2的比较结果，为B0的第o行第p列元素，表示准则层中总成本评估指标F1和总集热面积评估指标F2相对于目标层的重要性的比较结果；
(4c)计算B1的最大特征值对应的特征向量Z1、B2的最大特征值对应的特征向量Z2和B0的最大特征值对应的特征向量Z0，并分别对Z1、Z2和Z0进行归一化处理，得到B1的权重向量W1，B2的权重向量W2和B0的权重向量W0；
(4d)根据W1、W2和W0，计算方案层相对于目标层的权重向量W，并将数值最大的权重所对应的非劣解子集E作为最佳设计方案，即复合太阳能集热系统集热面积的优化结果，其中，表示转置操作，wa为方案层中第a个方案相对于目标层的权重。


2.根据权利要求1所述的一种复合太阳能集热系统集热面积的优化方法，其特征在于，步骤(1)中所述的第i个单一太阳能集热系统的成本函...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌飞，陈欢，来新泉，刘晨，王宇恒，
申请(专利权)人：青海民族大学，西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：青海;63