四川大学崔宁博获国家专利权
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龙图腾网获悉四川大学申请的专利一种协同供能光伏发电节水灌溉系统的配置优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119809855B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510009166.8,技术领域涉及:G06F17/00;该发明授权一种协同供能光伏发电节水灌溉系统的配置优化方法是由崔宁博;赵鑫;李俊;靳皓琛;王智慧;冉俊君设计研发完成,并于2025-01-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种协同供能光伏发电节水灌溉系统的配置优化方法在说明书摘要公布了:本发明涉及农业灌溉技术领域,具体涉及一种协同供能光伏发电节水灌溉系统的配置优化方法。本发明根据当地作物生育期需水特性,以满足作物不同生育期最低需水为目标进行配置,考虑不同辐照强度、阀门开度、提水高度下光伏组件利用效率、水泵运行效率、管路效率变化规律,构建系统流量计算模型,根据系统整体效率和太阳能利用率确定最优提水高度。以节水灌溉系统的初始投资成本、运行成本、维护成本和更换成本为约束,建立系统全寿命周期成本模型。采用冠豪猪优化算法确定光伏发电机组、蓄水池和蓄电池的最佳配置参数,使系统全寿命周期成本最小化,并满足作物的最低需水量。本发明适用于光伏发电机组、蓄水池以及蓄电池构成的节水灌溉系统。
本发明授权一种协同供能光伏发电节水灌溉系统的配置优化方法在权利要求书中公布了:1.一种协同供能光伏发电节水灌溉系统的配置优化方法,其特征在于,包括: S1、根据当地作物不同生育期的需水特性,确定作物各生育期的最低需水量,以满足作物不同生育期最低需水为目标,确定太阳能光伏水泵的提水流量、调节水池容量和太阳能光伏提水总扬程,并选择对应的太阳能光伏水泵机组和太阳能光伏板; S2、通过能量平衡方程,确保光伏发电量与蓄电池储能满足灌溉系统的用电需求; S3、通过水资源平衡方程,确保蓄水池的容量满足灌溉需求; S4、基于不同辐照强度、阀门开度、提水高度下光伏组件利用效率、水泵运行效率、管路效率以及单位面积光伏组件输出功率,构建灌溉系统流量计算模型,根据光伏水泵提水的整体效率和太阳能利用率确定最优提水高度; S5、以光伏节水灌溉系统的初始投资成本、运行成本、维护成本和更换成本为约束,建立灌溉系统全寿命周期成本模型; S6、采用多目标优化算法,确定光伏发电机组、蓄水池和蓄电池的最佳配置参数,使灌溉系统全寿命周期成本最小化,并满足作物的最低需水量; 步骤S4中,光伏组件利用效率、水泵运行效率、管路效率以及单位面积光伏组件输出功率的计算方式如下: 式中,η1为光伏组件转化效率,η2为水泵运行效率;η3为管路效率,Pa为单位面积光伏组件输出功率,G为太阳辐照强度,P为光伏组件总的输出功率,ρ为水的密度,g为重力加速度,Q为水泵流量,HZ为灌溉系统静扬程即提水高度,HS为水泵出口供能压力即水泵扬程,h为输水管路的水头损失,由沿程水头损失与局部水头损失组成,A1为光伏组件的电池板面积; 光伏水泵提水的整体效率计算式如下: ηT为光伏水泵提水的整体效率; 水泵扬程HS与管路输出过程中需求扬程HD相等,计算方式如下: 式中,HD为管路输出过程中需求扬程,L为管路长度,D为管径,A2为管路截面面积,λ、∑ξ为管路沿程阻力系数和各种局部阻力系数之和; 管路局部阻力系数之和∑ξ由提水管路各个局部阻力系数组成,通过调整阀门开度进行改变,两者关系可由试验得出: 式中,v为水的运动黏滞系数; η1与太阳辐照强度G的反比例分段函数关系如下所示: 在阀门开度为0~100%时,建立此开度范围下阀门开度k与局部阻力系数∑ξ关系式如下: 则水泵流量Q的计算式如下: 然后计算出各个太阳辐照强度下最大提水量,分别对提水高度HZ取值,计算出对应的水泵启动最低辐照强度、太阳能利用率、光伏组件加权平均效率、水泵加权平均效率、管路加权平均效率以及光伏水泵提水的整体平均效率,从而确定光伏水泵最优提水高度。
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