[发明专利]光沼互补系统及其最大产气点跟踪控制方法

说明书

本发明公开一种光沼互补系统及其最大产气点跟踪控制方法。该光沼互补系统最大产气点跟踪控制方法，包括如下步骤：根据所述光沼互补系统，建立沼气动态生产过程中相关设备模型和沼气动态生产模型，建立节流阀、集热器和分层蓄热水箱的模型；建立滚动优化模型；根据滚动优化模型和气象信息，计算控制时域的产气量预测值和控制计划；获取控制计划实施后当前控制域的沼气池的产气量实际值，根据产气量实际值对下一控制域的所述产气量预测值和控制计划进行校正。本发明的技术方案中，提出了基于模型预测控制的沼气最大生产点跟踪控制方法，基于流体力学建立了沼气动态生产模型，能在动态环境条件下能有效跟踪沼气最大生产点。

技术领域

本发明涉及能源管理领域，具体涉及一种光沼互补系统及光沼互补系统最大产气点跟踪控制方法。

背景技术

在世界环境恶化及能源枯竭状况下，开发新能源利用、清洁能源的利用己经成为对于能源使用的当务之急。生物质能厌氧发酵制沼气是生物质能利用的有效途径。由于沼气的产量受环境温度的影响，农村沼气使用和推广受到严重制约。一个高效稳定的沼气生产系统，除了提高发酵温度到其产气高峰点外，还必须保持反应器内温度稳定。中温发酵的最佳温度约为36℃，而在寒冬季节，沼气池温度远低于36℃，因此产气量大幅降低。现有沼气池产气量在动态环境条件下无法跟踪高峰点，沼气池的产气效率低的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光沼互补系统最大产气点跟踪控制方法，旨在解决现有沼气池在动态环境条件下产气效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种光沼互补系统最大产气点跟踪控制方法，包括如下步骤：

根据所述光沼互补系统，建立沼气动态生产过程中相关设备模型和沼气动态生产模型；

根据所述沼气动态生产过程中相关设备模型和所述沼气动态生产过程中相关设备模型和所述沼气动态生产模型建立滚动优化模型；

获取所述光沼互补系统所在位置的气象信息，根据所述滚动优化模型和所述气象信息，计算下一控制域的产气量预测值和控制计划；

获取所述控制计划实施后当前控制域的所述沼气池的产气量实际值，根据所述产气量实际值对当前所述控制域的下一所述控制域的所述产气量预测值和控制计划进行校正，以使所述沼气池的下一所述控制域的产气量实际值接近所述沼气池产量的最大值。

优选地，所述根据所述光沼互补系统，建立沼气动态生产过程中相关设备模型和沼气动态生产模型的步骤，包括：

根据所述光沼互补系统，建立太阳能集热器热交换模型和分层蓄热水箱动态模型；

根据所述光沼互补系统，基于流体动力学建立节流阀模型；

根据所述光沼互补系统，建立沼气池的热路模型；

根据所述太阳能集热器热交换模型、所述分层蓄热水箱动态模型、所述节流阀模型和所述沼气池的热路模型建立沼气动态生产模型。

优选地，所述建立太阳能集热器热交换模型的步骤，包括：

建立太阳能集热器吸收的有效输出热量和太阳能辐射的函数关系；

根据上述太阳能集热器吸收的有效输出热量和太阳能辐射的函数关系建立太阳能集热器的约束条件；

根据所述太阳能集热器吸收的有效输出热量和太阳能辐射的函数关系和所述太阳能集热器的约束条件，建立太阳能集热器热交换模型。

优选地，所述建立分层蓄热水箱动态模型的步骤，包括：

建立分层蓄热水箱的储存热水时的能量平衡关系；

建立分层蓄热水箱在释放热水时的能量平衡关系；

建立分层蓄热水箱的运行约束；