文献类型：期刊文章

作　　者：孙立[1,3] 吴梦丹[1] 郭萌萌[1] 陈森[2] 许文盈[3] 虞文武[3]

SUN Li;WU MengDan;GUO MengMeng;CHEN Sen;XU WenYin;YU WenWu(National Engineering Research Center of Power Generation Control and Safety(Southeast University),Nanjing 210096,China;School of Mathematics and Statistics,Shaanxi Normal University,Xi’an 710119,China;Jiangsu Provincial Key Laboratory of Networked Collective Intelligence,School of Mathematics,Southeast University,Nanjing 210096,China)

机构地区：[1]大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心(东南大学),南京210096 [2]陕西师范大学数学与统计学院,西安710119 [3]东南大学数学学院,江苏省网络群体智能重点实验室,南京210096

出　　处：《中国科学:技术科学》

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:51936003,U22B6001);江苏省应用数学科学研究中心项目(编号:BK20233002)资助。

年　　份：2025

卷　　号：55

期　　号：2

起止页码：245-260

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2023、核心刊

摘　　要：太阳能光伏/光热复合热泵(PV/T-HP)系统在绿色建筑及供热绿电替代方面具有广泛应用前景.然而,目前PV/T-HP系统设计往往基于稳态额定工况,未考虑运行过程中面临的源荷多源扰动、多变量耦合及动态能效衰减等问题.为此,本文提出了基于扩张状态卡尔曼滤波器(ESKF)的经济模型预测控制(EMPC)策略.首先,建立PV/T-HP系统的非线性机理模型,并基于部分工况下的线性化状态空间模型设计ESKF,实现系统状态与总扰动的联合实时估计.其次,基于ESKF扰动补偿,以系统能耗为优化目标设计了EMPC策略,并设定运行安全约束,实现控制量的滚动优化求解,证明了控制策略的可行性和最优性.最后,基于PV/T-HP系统实验平台验证了模型准确性,并对比了MPC和EMPC控制器的变负荷控制响应性能.实验测试结果显示,相比传统MPC,ESKF-EMPC方法可使系统耗电量降低8.1%,能效提升7.83%,验证了本文方案的有效性、鲁棒性与经济性.

关 键 词：光伏/光热复合热泵系统  经济模型预测控制  扩张状态卡尔曼滤波器  

分 类 号：TP3[计算机类]