(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210527563.0 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 中国能源建 设集团新疆电力设计院 有限公司 地址 830002 新疆维吾尔自治区乌鲁 木齐 市天山区三道湾路10 0号 (72)发明人 王卫东　 (74)专利代理 机构 北京众允专利代理有限公司 11803 专利代理师 张争艳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01)G06Q 30/02(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种塔式光热电站聚光 集热系统优化 算法 (57)摘要 本发明公开了一种塔式光热电站聚光集热 系统优化算法， 包括如下步骤： S1： 建立基于特定 变量的聚光集热系统方案； 采用差分进化算法择 优汰劣， 获得所述特定变量的优化组合结果和聚 光集热系统优化布局方案； S2： 以设计时点和n个 不同的DNI1～n输入组成n个设计点条件， 针对聚 光集热系统优化布局方案计算输出n个与DNIi输 入对应的与吸热器额定热功率匹配的聚光集热 系统优化方案； 针对n个聚光集热系统优化方案， 逐一进行年度性能输出分析和造价成本估算， 以 年度性价比参数RWZ为目标函数选择聚光集热系 统优化方案。 本发明可以得到与厂址太阳能资源 条件和吸热器额定热功率匹配的聚光集热系统 优化方案 。 权利要求书2页 说明书14页 附图10页 CN 115455637 A 2022.12.09 CN 115455637 A 1.一种塔式光热电站聚光 集热系统优化 算法， 其特 征在于包括如下步骤： S1： 根据给定的镜场首环半径RN、 定日镜本体技术参数、 吸热器本体技术参数、 吸热器 额定热功率和min(DNI1～n)， 估算吸热器吸热面积和镜场定日镜数量， 建立基于特定变量的 聚光集热系统方案， 特定变量包括定日镜区域环 向间距系数αxsk、 定日镜区域径 向间距系 数rxsk、 区域末环环向间距系数 △AZkmax、 区域环向宽度 △Rkmax、 吸热器布置高度HT、 吸热器高 径比RH/RD； 针对聚光集 热系统方案， 进行年度性能输出 分析和造价成本估算， 获得该系统方 案的年度性价比参数RWZ， 以年度性价比参数RWZ为目标函数选择优化方案， 所述年度性价比 参数RWZ＝Wa/Z， 其中Wa为聚光集热系统年度性能， Z为聚光集热系统总投资造价； 采用差分 进化算法针对所述 特定变量通过变异、 交叉、 进化， 以年度性价比参数RWZ最大为目标函 数择 优汰劣， 引导系统方案逐步向最优解逼近， 获得所述特定变量的优化组合结果和聚光集热 系统优化布局方案； S2： 以设计时点和n个不同的D NI1～n输入组成n个设计点条件， 针对聚光集热系统优化布 局方案通过系统性能优化耦合计算分析后， 把综合效率较低的定日镜搬离到效率较高的位 置或裁剪删除， 得到n个与DNIi输入对应 的与吸热器额定热功率匹配 的聚光集热系统优化 方案， 其中， 系统性能优化耦合计算分析包括系统性能计算、 吸热器瞄准策略及 优化和吸热 器外形尺寸优化； 针对n个聚光集热系统优化方案， 逐一进 行年度性能输出分析和造价 成本 估算， 获得各系统方案的年度性价比参数RWZ， 以年度性价比参数RWZ为目标函数选择优化方 案， 得到与厂址太阳能资源条件和吸热器额定热功率匹配的聚光 集热系统优化方案 。 2.根据权利要求1所述的一种塔式光热电站聚光集热系统优化算法， 其特征在于： 所述 差分进化 算法的进化过程包括如下步骤： A1： 确定差分进化算法控制参数， 确定适应度函数， 其中差分进化算法的控制参数包括 种群大小NP、 缩放因子F、 交叉概 率CR、 最大迭代次数gmax、 解空间维数D； A2： 随机产生初始种群； A3： 对种群进行评价， 即计算种群中每 个个体的适应度值； A4： 判断是否达到终止条件或进化代数达到最大， 若是则终止进化并将得到最佳个体 作为最优解输出， 若否则继续； A5： 进行变异和交叉操作， 得到中间种群； A6： 在原种群和中间种群中选择个 体， 得到新 一代种群； A7： 进化代数g＝g+1， 转 步骤A3。 3.根据权利要求2所述的一种塔式光热电站聚光集热系统优化算法， 其特征在于： 以年 度性价比参 数RWZ为适应度函 数， 以所述 特定变量为种群变量， 以各系统方案 性价比RWZi方差 σ 和最大迭代次数gmax为终止条件， 对缩放因子F、 交叉概率CR进行反函数设计， 采用ADE方法 进行系统优化。 4.根据权利要求2所述的一种塔式光热电站聚光集热系统优化算法， 其特征在于： 步骤 A2中产生初始种群包括如下步骤： B1： 确定所述特定变量及其上 下限； B2： 每个变量在其上 下限范围内随机初始化， 生成0代NP个种群， 共生成6个0代种群。 5.根据权利要求2所述的一种塔式光热电站聚光集热系统优化算法， 其特征在于： 在步 骤A5中， 当进化未达 到终止条件时， 采用ADE方法进行变异操作， 包括如下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455637 A 2C1： 计算各变量均值avg； C2： 查询各系统方案性 价比RWZi中最优值的种群编号 opt‑i； C3： 进行各变量变异操作； C4： 做变异操作后有效性检查， 当变量 突破其上 下限时， 对变量重新进行初始化。 6.根据权利要求2所述的一种塔式光热电站聚光集热系统优化算法， 其特征在于： 在步 骤A5中， 在原种群xji(g)和变异种群xji(g+1)之间通过交叉操作， 得到中间种群uji(g+1)， 即 其中CR为交叉概 率， rnd为1～NP之间的随机整数。 7.根据权利要求2所述的一种塔式光热电站聚光集热系统优化算法， 其特征在于： 在步 骤A6中， 进行选择操作时， 采用贪婪算法， 在原种群xji(g)和中间种群uji(g+1)中选择个体， 得到新一代种群， 即 选择操作完成后， 得到新 一代种群， 进入下一代进化。 8.根据权利要求1 ‑7任意一项所述的一种塔式光热电站聚光集热系统优化算法， 其特 征在于： 聚光集热系统年度性能Wa的确定方法为， 在全年12个月中选择12个典型日， 针对聚 光集热系统逐日进行从日出到日落的逐时计算， 考虑太阳能辐射条件It＝1w/m2， 则 聚光集热系统总投资造价Z由定日镜、 吸热器、 吸热 塔以及镜场土地投资费用构成， 即Z＝ZH+ZR+ZT+ZL， 其中， 定日镜投资费用ZH＝CHNA， CH为定 日镜单位面积投资费用， N为镜场定日镜数量， A 为一个定日镜的反射面积； 吸热器投资费用 ZR＝CRAR， CR为吸热器单位面积投资费用， AR为吸热器吸热面积； 吸热塔投资费用ZT＝CT exp (0.0113(HT‑RH/2))， CT为样本塔投资费用， HT为吸热器布置高度， RH为吸热器设备高度； 镜场 土地投资费用ZL＝CLAL， CL为单位面积土地投资费用， AL为镜场占地 面积。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455637 A 3