一种光伏光热一体板的模糊寻优控制方法及系统

本发明涉及光伏光热一体板的能效控制方法，特别是一种光伏光热一体板的模糊寻优控制方法及系统。

背景技术：

1、目前太阳能电池板对太阳能的利用率可达23％左右，未能利用的太阳能将转换为热能，而太阳能电池板最佳的发电温度是25度左右，但不是确定值，温度的升高将降低太阳能电池板的发电效率和使用寿命，需要设计一种方法寻找最佳的工作温度。而通常情况下，热电连供太阳能系统安装的位置光照充足，白天工作时其温度是高于25摄氏度的。

2、光伏光热一体板是一种集成太阳能发电和热水生产为一体的系统，其常规制造方法为在太阳能电池板背面设计冷媒循环系统，通过冷媒带走太阳能电池板多余的热量，降低电池板温度，同时通过热泵循环系统将热量用于加热水，通过蓄水池可将热水存储下来用于日常生活。

3、在南方地区，夏天光照充足，且由于天气炎热需要热水量较少，此时需要考虑系统需要尽可能多的发电才能提高整个系统的效率。

4、从热电效率的角度出发，水泵是将储热水箱的水循环起来，实现加热均匀的效果，水泵的功率通常不大，因此整套系统最需要节能的是循环热泵。在光照充足的情况下，光伏板的温度高于25度，此时循环热泵运行用于降低光伏板的温度，如果降低冷媒目标温度值，则循环热泵消耗的功率将变大，反之，如果升高冷媒目标温度值，则循环热泵消耗的功率将变小，但是整个系统对外输出的功率需要同时考虑光伏板的发电功率和循环热泵消耗功率的差值。因此，需要设计一套控制系统，以此提高输出发电功率，缩短光伏光热一体板的装机投资回报周期。

技术实现思路

1、本发明所要解决的是目前光伏一体板的最佳发电效率点难以追踪的问题。为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现：一种光伏光热一体板的模糊寻优控制方法，光伏光热一体板背部安装有温度传感器，光伏光热一体板的输出端和循环热泵的输入端分别连接有测功机，所述温度传感器用于测量得到冷媒温度值，并发送给控制器，所述测功机分别测量得到光伏光热一体板的发电功率和循环热泵的消耗功率，计算光伏光热一体板的发电功率和循环热泵消耗功率的差值，得到总输出功率，结合上一时刻的冷媒目标温度改变值进行冷媒目标温度值的模糊寻优。

2、进一步的，总输出功率变化率δpa的计算方法为：总输出功率pa为光伏板输出功率pp与热泵功率pm的差值，即pa＝pp-pm，当前时刻总输出功率为pa(t)，上一时刻总输出功率为pa(t-1)，

3、上一时刻的冷媒目标温度改变值使用nb、ns、ps和pb分别代表负大、负小、正小和正大；下一时刻的冷媒目标温度改变值使用nb、ns、ps和pb分别代表负大、负小、正小和正大；负大、负小、正小和正大的值分别选择为-3摄氏度，-1摄氏度，1摄氏度和3摄氏度，所构建的模糊寻优规则具体如下：

4、规则1：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为nb，总输出功率变化率δpa小于等于-10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为pb；

5、规则2：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为nb，总输出功率变化率δpa大于-10％且小于等于-5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ps；

6、规则3：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为nb，总输出功率变化率δpa大于-5％且小于5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ps；

7、规则4：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为nb，总输出功率变化率δpa大于等于5％且小于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ns；

8、规则5：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为nb，总输出功率变化率δpa大于等于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为nb；

9、规则6：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ns，总输出功率变化率δpa小于等于-10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为pb；

10、规则7：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ns，总输出功率变化率δpa大于-10％且小于等于-5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ps；

11、规则8：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ns，总输出功率变化率δpa大于-5％且小于5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ps；

12、规则9：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ns，总输出功率变化率δpa大于等于5％且小于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ns；

13、规则10:当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ns，总输出功率变化率δpa大于等于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ns；

14、规则11：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ps，总输出功率变化率δpa小于等于-10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ns；

15、规则12：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ps，总输出功率变化率δpa大于-10％且小于等于-5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ns；

16、规则13：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ps，总输出功率变化率δpa大于-5％且小于5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ps；

17、规则14:当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ps，总输出功率变化率δpa大于等于5％且小于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ps；

18、规则15:当上一时刻的冷媒目标温度改变值为ps，总输出功率变化率δpa大于等于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为pb；

19、规则16：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为pb，总输出功率变化率δpa小于等于-10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为nb；

20、规则17:当上一时刻的冷媒目标温度改变值为pb，总输出功率变化率δpa大于-10％且小于等于-5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ns；

21、规则18：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为pb，总输出功率变化率δpa大于-5％且小于5％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为ps；

22、规则19：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为pb，总输出功率变化率δpa大于等于5％且小于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为pb；

23、规则20：当上一时刻的冷媒目标温度改变值为pb，总输出功率变化率δpa大于等于10％时，则下一时刻的冷媒目标温度改变值为pb。

24、采用以上进一步方案的优点是：在不确定光伏最佳发电温度的情况下，通过上一时刻的冷媒目标温度改变值，然后测量总输出功率变化率δpa，观察该扰动的方向是否正确，如果正确，则将给定冷媒目标温度朝该方向设定，反之，如果错误，则将给定冷媒目标温度朝反方向设定。

25、进一步地，所述的上一时刻的冷媒目标温度改变值为上一计算周期根据功率变化设定的冷媒目标温度改变值，所述的下一时刻的冷媒目标温度改变值为根据规则表设定的冷媒目标温度改变值。

26、采用以上进一步方案的优点是：在不确定光伏最佳发电温度的情况下，需要主动改变给定冷媒目标温度，以引起总输出功率变化率δpa。

27、进一步地，依据如下步骤执行模糊寻优控制方法：

28、步骤1：测量上一时刻光伏板发电功率和热泵消耗功率，计算光伏板输出功率pp与热泵功率pm的差值，得到上一时刻的总输出功率pa(t-1)；

29、步骤2：首次设定冷媒目标温度改变值为ns，即上一时刻的冷媒目标温度改变值的初始值设定为ns；

30、步骤3：待冷媒目标温度到达设定值时，测量得到下一时刻的光伏板发电功率和热泵消耗功率，再次计算光伏板输出功率pp与热泵功率pm的差值，得到下一时刻的总输出功率pa(t)；

31、步骤4：计算总输出功率变化率δpa的具体数值，

32、步骤5：根据上一时刻的冷媒目标温度改变值与总输出功率变化率δpa的具体数值，调用模糊寻优规则，根据匹配的规则得到下一时刻的冷媒目标温度改变值。

33、采用以上进一步方案的优点是：系统启动时，需要首次设定冷媒目标温度改变值，之后依据总输出功率变化率δpa的变化，进行模糊规则查找，得到下一时刻的冷媒目标温度改变值，且循环执行，系统保持动态寻优的状态。

34、此外，依据此方法构建的一种光伏光热一体板的模糊寻优控制系统，包括光伏光热组件，循环热泵，气液分离器，膨胀阀，冷凝器，储液罐，水泵，水箱，控制器，温度传感器，所述光伏光热组件，循环热泵，气液分离器，膨胀阀，冷凝器，储液罐依次串联构成制冷剂循环系统，所述的冷凝器，储液罐，水泵与水箱依次串联构成水循环系统。