随着行业的快速发展,太阳能-空气源热泵热水工程逐步成为大中型热水工程的主流。但是现阶段大部分控制器仍然采用简单的逻辑控制,能效比低下。如何提升太阳能利用率以保证太阳能-空气源热泵热水系统最大限度地节能和稳定供热是亟需解决的一个关键问题。为了解决这一问题,本文以某热水工程为对象,研究了其优化调度问题,主要工作如下。(1)根据太阳能-空气源热泵热水系统的运行流程和原理建立系统整体模型,对系统中的水箱单元、集热器单元和热泵单元等过程单元建立了机理模型或经验模型。针对实际工程案例,利用运行数据对模型中的未知参数进行了辨识。采用滑动平移模型对用水数据进行分析,得到用水量预测模型,模型误差为6.39%。通过当地辐照度数据,得到不同季节的晴天辐照度预测模型,模型误差在6.7%～8.53%之间。分析了环境温度和热泵进水温度对热泵运行的影响,对空气源热泵能效比COP、功率进行了公式拟合,其拟合确定系数R-square在0.99以上。在上述模型的基础上,考虑热泵能效比COP和峰谷电价变化对系统运行的影响,以系统统运行费用最小为优化目标,设计和运行条件为约束,对热水工程进行优化调度研究。(2)采用自适应遗传算法分别对晴天和阴雨天这两类常见的工况下的热水系统进行优化,并将优化后的运行方案和现有运行方案进行了对比。对比结果表明,系统调度优化后热水供应更为稳定,运行效率也有较大提升:晴天时,优化调度方案太阳能保证率提高了15.2%,热泵能效比从2.8提高到了3.39,减少了热泵的非必要运行时间,降低了系统运行费用;阴雨天时,优化调度方案提高了谷电时系统蓄水性能,虽然耗电量增加了,但是运行费用却降低了5.6%。研究了冬季结霜环境下,热泵机组采用电加热除霜时的优化问题。采用结霜除霜系数来评价热泵除霜模式下的性能。研究发现环境温湿度是影响热泵是否结霜以及结霜快慢的重要因素,全天运行时热泵的结霜除霜系数为0.85,除霜模式下时热泵平均COP为1.24,在冬季晴天运行时优化方案费用降低了15.6%。(3)研究了天气突变和热泵机组故障这两类突发干扰事件下系统重调度问题。当系统运行周期内监测到天气突变或者热泵机组故障时,根据突发事件的严重程度进行重调度判断,采用滚动时域优化思想,建立基于运行费用与偏离度的多目标优化模型,重新制定调度计划,保障系统的稳定运行。仿真结果表明,重调度方案能够在对预调度方案改动较少的情况下合理分配热泵启动时间,保证热水供应稳定性。