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。 【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
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK513.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状和进展10-14
• 1.2.1 太阳能跟踪10-12
• 1.2.2 太阳能集热系统12-13
• 1.2.3 太阳能储热系统13-14
• 1.3 本课题研究的内容14-16
• 第2章 太阳能物理基础16-25
• 2.1 太阳简述16
• 2.2 日地天文关系16-18
• 2.2.1 日地距离16-17
• 2.2.2 太阳公转与赤纬角17
• 2.2.3 太阳自转与时角17-18
• 2.2.4 太阳高度角18
• 2.2.5 太阳方位角18
• 2.3 标准晴天直接太阳辐射量的计算模型18-20
• 2.3.1 太阳常数18-19
• 2.3.2 大气质量19
• 2.3.3 大气透明度19
• 2.3.4 标准晴天太阳辐射强度19-20
• 2.4 太阳能热利用20-24
• 2.4.1 江南体育在线直播观看 利用23-24
• 2.4.2 太阳能光热利用24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 太阳能热利用系统的设计25-34
• 3.1 太阳能热利用系统总体设计25-26
• 3.2 系统模块设计过程26-31
• 3.2.1 聚光集热模块的设计26-29
• 3.2.2 换热与负载模块的设计29-30
• 3.2.3 供电通讯控制模块的设计30-31
• 3.3 太阳能热利用系统实验平台设计31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 储热油罐容量的极值搜寻34-42
• 4.1 极值搜寻问题的陈述34-37
• 4.1.1 储热系统的动态数学模型34-36
• 4.1.2 极值搜寻问题的提出36-37
• 4.2 储热油罐容量极值搜寻的数值求解方法37-41
• 4.2.1 基于黄金分割的 ES37-39
• 4.2.2 基于连续抛物线插值的 ES39-41
• 4.3 本章总结41-42
• 第5章 基于储热油罐容量的 ES 数值优化结果42-53
• 5.1 储热系统数值分析42-47
• 5.1.1 太阳辐射为常值储热油罐温度曲线分析42-44
• 5.1.2 标准晴天太阳能跟踪辐射强度曲线分析44-45
• 5.1.3 标准晴天太阳辐射下导热油罐的温度变化曲线45-47
• 5.2 ES 数值优化结果47-50
• 5.2.1 储热油罐 ES 模型曲线47-48
• 5.2.2 基于黄金分割法的 ES 优化结果48-49
• 5.2.3 基于连续抛物线插值法的 ES 优化结果49-50
• 5.3 数值优化结果对比分析50-51
• 5.4 本章小结51-53
• 第6章 总结与展望53-55
• 6.1 论文总结53-54
• 6.2 展望54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-60
• 附录60

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