【正文】 r? ： 地面反射率 . 問題 1 的模型及解決方案 電池組件選擇 針對太陽能小屋的光伏 電池的型號選取和鋪設(shè) ,考慮到不同型號的光伏電池的尺寸 , 4 造價(jià)和轉(zhuǎn)換效率的因素 ,把各種型號的光伏電池鋪設(shè)在所需要鋪設(shè)的各個(gè)小屋的面上 ,而且在能完整鋪設(shè)的條件下鋪設(shè)滿所需的數(shù)量進(jìn)行列表分析 .表 即為各種型號的光伏電池鋪設(shè)在太陽能小屋的幾個(gè)鋪設(shè)面上的數(shù)量 . 根據(jù)附件 2 中 的太陽能小屋的建筑尺寸 xk 和 yk （ xk 和 yk 分別為太陽能小屋的四個(gè)鋪設(shè)面劃 分后的任意寬和高） ,光伏電池的寬 (x)和高 (y)可以將各個(gè)鋪設(shè)面分解求解如下 : ????????? xkn xxi, () ????????? ykn yyi, () yixiti nnn ??? 1, 其中 i=1,2,…… t 表示將所分析的鋪設(shè)面 分解為 i 個(gè)小矩形面 . 以太陽能小屋的南立面鋪設(shè) A1型號的光伏電池為例進(jìn)行分析 ,可將東立面的平面圖分解如下圖 所示 . 圖 太陽能小屋南立面的劃分圖 將 A1 的寬 x=1580 ㎜ ,高 y=808 ㎜以及 91~SS 對應(yīng)的寬高分別代入 xin 和 yin ,可以算得 : 0~ 5511 ?yxyx nnnn , 166 ?yx nn , 08877 ?? yxyx nnnn , 199 ?yx nn 再利用 291 ???? yixii nnn,即得太陽能小屋南立面上 A1型號的光伏電池?cái)?shù)量為 2塊 . 重復(fù)這樣的求解方法便可以得到太陽能小屋四個(gè)鋪設(shè)面上所需的各種型號的光伏電池的數(shù)量 .另外的三個(gè)鋪設(shè)面的劃分圖見附錄中圖 1,圖 2和圖 3. 太陽能小屋四個(gè)鋪設(shè)面上所需的各種型號的光伏電池的數(shù)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)于表 . 1S5S4S2S 7S6S3S 8S9S3500㎜ 3000㎜ 800㎜ 1800㎜ 600㎜ 850㎜ 3600㎜ 900㎜ 900㎜ 1400㎜ 700㎜ 850㎜ ㎜ 1200㎜ 700㎜ 5 表 各種型號的光伏電池以及鋪設(shè)的數(shù)量 光伏電池型號 屋頂前 斜面 東立面 南立面 西立面 A1 39 9 2 12 A2 22 6 0 9 A3 39 9 2 12 A4 28 9 0 12 A5 28 9 0 12 A6 22 6 0 9 B1 28 9 0 12 B2 22 6 0 9 B3 28 9 0 12 B4 28 9 0 12 B5 22 6 0 9 B6 22 6 0 9 B7 28 9 0 12 C1 32 8 0 10 C2 46 12 4 20 C3 31 6 0 10 C4 32 6 0 10 C5 32 6 0 10 C6 479 165 112 207 C7 502 156 124 187 C8 238 82 52 99 C9 80 46 27 63 C10 178 64 28 72 C11 39 12 7 16 得出太陽能小屋鋪設(shè)面上各種型號的光伏電池的數(shù)量之后 ,本論文引入了一個(gè)新的用于度量光伏電池鋪設(shè)后的性價(jià)比的數(shù)學(xué)量 :峰功率密度單價(jià) ,該量用符號 ? 表示；單位為 :(峰瓦 /平方米 )/元 ,符號 (Wp/㎡ )/元 . 為了求出各種型號的光伏電池在各個(gè)鋪設(shè) 面上的峰功率密度單價(jià) ,首先對以下所涉及到的幾個(gè)量進(jìn)行分析 . 光伏電池組件峰值容量 ? : itiiPN ??? ,i=1,2,… ,11. () 光伏電池面積（有效受光面積） S: iii yxNS? ,i=1,2,… ,11. () 光伏電池的費(fèi)用 C: tiii PcN?C ,i=1,2,… ,11. () 峰功率密度tP?: StP ??? () 峰功率密度單價(jià) ? : 6 CtP??? () 以上式子中 : i=1,2,… ,11 分別代表 11 種不同 型號的光伏電池； iN 為各面所需的第 i 種光伏電池的數(shù)量； i? 為第 i種型號的光伏電池的轉(zhuǎn)換效率； tiP 為第 i種光伏電池的峰值功率； ic 為第 i 種光伏電池的價(jià)格； iiyx 分別為第 i種光伏電池的寬度和高度 . 利用以上的模型 ,表 中的數(shù)據(jù)和附件 3 中的相關(guān)數(shù)據(jù)可以將各種型號的光伏電池在各個(gè)鋪設(shè)面上的峰功率密度單價(jià) 求解出來 ,并在 Excel 中統(tǒng)計(jì)分析求出峰功率密度最大的光伏電池 . 太陽能小屋頂部前斜面的峰功率密度單價(jià)統(tǒng)計(jì)分析如下表 . 表 太陽能小屋頂部前斜面的峰功率密度單價(jià)統(tǒng)計(jì)分析 產(chǎn)品型號 組件寬 x（ m） 組件高 y（ m） 轉(zhuǎn)換效率η（ %） 組件功率（ w) 價(jià)格（元/Wp） 光伏電池分組數(shù) N 峰功率密度（ Wp/㎡） 光伏電池成本C（元） 峰功率密度單價(jià) (Wp/㎡ /元 ) B2 % 320 22 B1 % 265 28 A3 % 200 39 A1 % 215 39 A2 % 325 22 B6 % 295 22 B5 % 280 22 B3 % 210 28 A4 % 270 28 B7 % 250 28 B4 % 240 28 A6 % 295 22 A5 % 245 28 C1 % 100 32 C5 % 100 32 C3 % 100 31 C2 % 58 46 C4 % 90 32 C11 % 50 39 C10 % 12 178 C9 % 12 80 C8 % 8 238 C6 % 4 479 C7 % 4 502 從表 功率密度單價(jià)最高的光伏電池是 :B2 型號的光伏電池 . 利用同樣的方法可以依次求解出在太陽能小屋的東立面 ,南立面 ,西立面的峰功率 7 密度單價(jià)最高的光伏電池是 :B2,A3, ,南立面 ,西立面三個(gè)面的峰功率密度單價(jià)統(tǒng)計(jì)分析表見附錄 :表 1,表 2,表 3. 將四個(gè)鋪設(shè)面的最佳型號的光伏電池以及數(shù)量統(tǒng)計(jì)如下表 . 表 所需光伏電池的型號及其數(shù)量 頂部前斜面 東立面 南立面 西立面 光伏電池型號 B2 B2 A3 B2 光伏電池?cái)?shù)量 22 6 2 9 逆變器選擇 由 目中所選出的光伏電池的型號及其數(shù)量 ,根據(jù)附件 5 中各種逆變器的參數(shù)及價(jià)格 ,考慮到光伏電池陣列的開路電壓 ( ocV )必須在逆變器的直流輸入電壓所允許的范圍 ( U? )之內(nèi) ,光伏電池陣列的短路電流 ( scI )必須不大于逆變器的直流輸入電流的額定電流 (oI ),光伏電池陣列的實(shí)際輸 出功率 ( sp )不能大于逆變器的額定功率 (oP )；在這些條件滿足的情況下 ,考慮成本最低原則優(yōu)先選擇參考價(jià)格最低的逆變器 . 利用上述的各變量之間的關(guān)系建立篩選逆變器的數(shù)學(xué)模型 . 把 a 個(gè)光伏電池串聯(lián)后再并聯(lián)為 b組的方式表示為 : ba? UaVoc ?? () osc IbI ? () os pp? () 根據(jù)以上三式以及優(yōu)先選取逆變器參考價(jià)格較低的逆變器 ,可以將光伏電池和逆變器的最終型號及其數(shù)量確定為下表 中所示。窗戶的設(shè)計(jì)一般下沿距地 米 ,夏天天氣熱 ,窗戶只要滿足采光條件即可 ,故遮陽板在夏天應(yīng)滿足照到窗的上沿。 綜合以上條件 ,將太陽能小屋的建筑設(shè)計(jì)如下圖 : 冬至日 夏至日 2?1?H a b 3m 米 c 15 圖 太陽能小屋透視圖 圖 太陽能小屋東立面圖 15m 3m 15m m 3m 3m 3m 2m 16 圖 太陽能小屋南立面圖 圖 太陽能小屋西立面圖 15m 3m 3m 3m 3m 2m 17 圖 太陽能小屋北立面 圖 問題 4 的模型及解決方案 . 太陽能光伏陣列的發(fā)電量 單個(gè)光伏陣列的日均發(fā)電量 iq 可按下式計(jì)算 i T pvq SH ??? () 其中 , 0 1 00 . 9 1 0 2 50 . 8 2 5 3 5pvp v p vpvnnn????? ???? ? ??? ???年年年 () 式中 , iS 為光伏陣列的采光面積； TH 為光伏電池上日均接收的太陽輻射量； pv