太陽能小屋的優(yōu)化設(shè)計(文件)
【正文】 益，具體數(shù)據(jù)及分析見下表：表八 構(gòu)建太陽能小屋發(fā)電量和其產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益小屋方向東向南向西向屋頂所選電池及個數(shù)A121A12A121A142所選逆配器以及數(shù)量SN151SN131SN151SN171電池花費（元）逆變器花費（元）22000103002200043750總花費（元）一年發(fā)電總量35年發(fā)電總量929314單位發(fā)電量的費用經(jīng)濟(jì)效益由上表。[2] 伊格尼齊奧JP，單目標(biāo)和多目標(biāo)系統(tǒng)線性規(guī)劃，上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1986。[4] 蘇建徽，余世杰，趙為等，硅太陽電池工程用數(shù)學(xué)建模，太陽能學(xué)報，2005。六、 模型評價 模型的優(yōu)點1）問題一采用多目標(biāo)規(guī)劃模型計算出的結(jié)果更加客觀，更加可信；2）模型二采取了架空的方式安裝光伏電池，大大的提高了電池正對陽光面的光 照面積 模型的缺點1）模型一，只運用一種型號的太陽能電池去鋪小屋的每一面，不夠精確；2）問題二中，采用架空的鋪設(shè)方案，會影響到其它面的采光，會在其它面上產(chǎn)生陰影； 3） 問題三中，我們對太陽能小屋只設(shè)計了一個窗戶，一個門。3） 小屋尺寸約束： 其中，分別見圖十一所示長度 圖十二 小屋參數(shù)尺寸圖該模型的目標(biāo)函數(shù)是： 其中： 根據(jù)以上約束條件，我們用visio軟件畫出了小屋外設(shè)圖，見圖十三。如下所示： 圖十一 頂端優(yōu)化后電池組件連接圖（35個A3電池） 問題三是要在滿足一定約束條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個符合要求的太陽能小屋，并對小屋外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，使小屋得全能太陽能光伏電池發(fā)電總量盡可能大，而單位發(fā)電量的費用盡可能小。由上表可看出：給頂端進(jìn)行同一型號的電池鋪設(shè)時，使用A3達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益最好，此時，綜合模型一中東面墻、西面墻，南面墻的各個參數(shù)得出下列表格：小屋方向東向南向西向屋頂所選電池及個數(shù)A118A310A120A335所選逆配器以及數(shù)量SN141SN131SN132SN171電池花費（元）逆變器花費（元）15300103002060043750總花費（元）一年發(fā)電總量35年發(fā)電總量單位發(fā)電量的費用經(jīng)濟(jì)效益 表七：優(yōu)化后太陽能小屋發(fā)電量和其產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益由上表。并且光伏分組陣列的端電壓應(yīng)滿足逆變器直流輸入電壓范圍，當(dāng)電壓低于其范圍下限時，逆變器將停止運行。首先，求出頂端朝南面和頂端朝北面的面積之和為。在實際鋪設(shè)中，第面能鋪電池的面積應(yīng)小于其實際能被鋪的面積。 模型二的建立問題二是在問題一的基礎(chǔ)上考慮到了電池板的朝向與傾角均會影響到光伏電池的工作效率，并只對房屋頂端采用架空方式安裝光伏電池。圖九 鋪設(shè)A1型號太陽能電池的頂端朝南面 如圖十所示，頂端朝南面是用了44塊A1型號的太陽能電池板鋪設(shè)的，其中頂部有小部分未鋪設(shè)。如下所示：圖一 東墻電池組件連接圖（18個A1電池）圖二 西墻相電池組件連接圖（20個A1電池）圖三 南墻電池組件連接圖（10個A3電池）圖四 頂部朝北面電池組件連接圖（6個A4電池）圖五 頂部朝南面電池組件連接圖（44個A1電池）在僅考慮貼附安裝方式前提下，本文通過上面得出的數(shù)據(jù)用計算機(jī)模擬出合適的光伏電池組件，并對小屋的部分外表面進(jìn)行鋪設(shè)。是年總花費的兩倍多。因此，在后面分析和計算中均可不考慮小屋北向的數(shù)據(jù)。并且光伏分組陣列的端電壓應(yīng)滿足逆變器直流輸入電壓范圍，當(dāng)電壓低于其范圍下限時，逆變器將停止運行。對于，東、西、南、北面的輻射強(qiáng)度即為附件四中相對應(yīng)的東向總輻射強(qiáng)度、西向總輻射強(qiáng)度、南向總輻射強(qiáng)度、北向總輻射強(qiáng)度。 本文考慮到在同一表面采用兩種或兩種以上類型的光伏電池組件時，同一型號的電池板可串聯(lián)，而不同型號的電池板不可串聯(lián)。其中表示第實際能被鋪的面積，則其表達(dá)式如下： （3）在目標(biāo)一中，由于本文是先用同種型號的太陽能電池板去鋪每一個面。因此，在僅考慮貼附安裝方式下，本文先用同種型號的太陽能電池去鋪東面墻、西面墻、南面墻、北面墻、頂面朝南和頂面朝北六個面。在不同表面上，即使是相同型號的電池也不能進(jìn)行串、并聯(lián)連接。在滿足一定約束條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個符合要求的太陽能小屋，并對小屋外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，使小屋得全能太陽能光伏電池發(fā)電總量盡可能大，而單位發(fā)電量的費用盡可能小。在本問題中，難以通過一個指標(biāo)來衡量所建模型的好壞，因此本文考慮到多個因素對其發(fā)電量的影響。據(jù)統(tǒng)計，截止到2005年底，中國大約還有270萬無電戶，1150萬無電人口，計劃要在2015年前解決無電地區(qū)的用電問題，其中一部分可采用光伏發(fā)電來解決。（2） 環(huán)境污染日益嚴(yán)重人類在日常生活中會產(chǎn)生能源消費，其中主要以化石燃料為主，造成環(huán)境污染，導(dǎo)致全球氣候變暖，從而致使冰山融化，海平面上升，沙漠化日益擴(kuò)大等現(xiàn)象的出現(xiàn)，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生。 問題分析（1） 化石燃料正在面臨枯竭隨著世界人口的持續(xù)增長和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對于能源供應(yīng)的需求量日益增加，而在目前的能
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