太阳能供热系统中基于运行状态的自适应分模控制策略研究

摘要

为解决西北地区太阳能供暖系统因环境变化导致的蓄热调控失准与太阳能保证率低的问题，以提高太阳能辅助集中供热系统中的供暖占比，提出一种基于运行状态的自适应分模式控制策略并应用于多罐蓄热系统。在蓄热时根据辐照度动态切换串/并联模式，并联模式下采用fmincon优化器进行动态流量分配；放热时则智能选择高温单箱或等温集群进行供能。基于Matlab对兰州某小区的建模仿真与经济环境综合评估结果表明：与单水箱系统相比，双水箱系统的太阳能保证率和集热效率分别相对提升了4%和6.1%；系统净现值大幅相对提高34.26%，生命周期成本相对降低4%，静态投资回收期缩短0.8年，且年均CO₂减排量额外相对增加11.5%。敏感性分析显示，热价与折现率是影响经济性的最敏感因素，补贴政策可显著缩短投资回收期。研究证明，该多罐蓄热系统策略能有效提升区域热网中的太阳能供暖占比，兼具良好的经济性与环保效益。

关键词

小区供暖 / 太阳能供暖 / 多罐蓄热 / 水箱分层 / 蓄、放热策略 / 太阳能保证率

基金资助

国家自然科学基金（52206255）; 甘肃省杰出青年基金（25JRRA143）