【正文】 i=1。 end。 for n=1:365 for ts=0:23 Time=15*(ts12)*pi/180。 Hb=A(:,3)。C:\Documents and Settings\Administrator\桌面 \cumcm2020B 附件 4_山西大同典型氣象年逐時(shí)參數(shù)及各方向輻射強(qiáng)度 39。%太陽(yáng)高度角矩陣。%時(shí)角 c=[]。 N=N39。)。 sina=sin(c).*sin(w).*Msin(c).*cos(w).*N.*cos(the(1,i))+cos(c).*cos(w).*M.*cos(time)+cos(c)*N*sin(the(1,i)).*sin(time)+cos(c).*sin(w).*N.*cos(the(1,i)).*cos(time)。 c=c39。 end。 M=0。逐時(shí)氣象參數(shù) 39。 (w1+w2+w3)/(x*y)。%各角度的輻射總量 end。 a=asin(sun)。 time=time39。%最佳傾角正弦值 M=M39。 Hd=A(:,2)。 plot(theta,tofind)。%太陽(yáng)高度角矩陣。%時(shí)角 c=[]。 N=N39。 Hh=A(:,1)。 附錄二： 程序 一：第二問(wèn)南面屋頂最佳傾角計(jì)算及繪圖 matlab 程序 clear clc A=xlsread(39。 a=asin(sun)。 time=time39。 M=6400/((6400^2+1200^2)^(1/2))。,39。%太陽(yáng)高度角矩陣。%時(shí)角 c=[]。%屋頂面傾角余弦值 N=1200/((6400^2+1200^2)^(1/2))。逐時(shí)氣象參數(shù) 39。 模型的 缺點(diǎn)： 1. 在 第二問(wèn) 架空模型中，為了減少工作量沒有考慮改變 豎直墻面上 電池 傾 角，可能導(dǎo)致此模型的優(yōu)化不夠徹底。 圖 111：西面墻面的光伏陣列 圖 112：西面墻面光伏分組陣列的連接 西面墻面光伏陣列利用了 10 塊 C10 電池和 8 塊 C1 電池，選擇了逆變器 SN13；西面墻面的光伏分組陣列的連接為： 10 個(gè) C10 串聯(lián)為一組、 2 個(gè) C1 串聯(lián)為一組，然后每組進(jìn)行并聯(lián)，最后連接逆變器 SN13。+239。 239。 （ 3）太陽(yáng)能小屋投資的回收年限 根據(jù)題意所有光伏組件在 0～ 10 年效率按 100%， 10～ 25 年按照 90%折算， 25 年后按 80%折算。針對(duì)建立的模型進(jìn)行的函數(shù)運(yùn)算我們將應(yīng)用 Matlab 軟件來(lái)處理（處理的源程序見附錄 2）并得到了輻射總量隨電池傾斜角大小變化而變化的圖像即該函數(shù)變化的曲線圖，見圖 6： 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 61 . 11 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 7x 1 06X : 0 . 6 0 2 9Y : 1 . 6 6 9 e + 0 0 6 圖 6：電池板 單位面積所受到的輻射總量隨電池板傾斜角變化的圖像 從圖 1 中我們不難看出，當(dāng)電池的傾斜角為 ， 單位面積所受到的輻射總 量達(dá)到峰值，所以 q = ， 就是我們要找的最優(yōu)傾斜角。 太陽(yáng)能小屋相關(guān)效益的計(jì)算 （ 1）太陽(yáng)能 小屋在光伏電池 35 年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量 由于鋪設(shè)太陽(yáng)能小屋時(shí)，我們只鋪設(shè)東面墻面、西面墻面、南面屋頂三個(gè)方向的墻面，所以小屋光伏電池 35 年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量也就相當(dāng)于這三面墻 35 年內(nèi)的發(fā)電總量之和，而在 表 3 中已給出 各個(gè)方向墻面的發(fā)電總量， 南面墻面為 kWh ，西面墻面為 kWh ，南面屋頂為 kWh ， 所以小屋 35 年內(nèi)的發(fā)電總量為 kWh。 圖 21：南面墻面的光伏陣列 圖 22：南面墻面的光伏分組陣列的連接 南面墻面的光伏陣列利用了 2 塊 C1 電池和 40 塊 C10 電池，選擇了逆變器 SN11；南面墻面的光伏分組陣列的連接為： 2 個(gè) C1 串聯(lián)為一組、每 10 個(gè) C10 電池串聯(lián)為一組，然后每組進(jìn)行并聯(lián)，最后連接逆變器 SN11。因此我們將建立每種光伏電池在各個(gè)墻面在壽命期內(nèi)（ 35 年）單位面積的經(jīng)濟(jì)效益，其中在（ 3）部分已經(jīng)得到了每種光伏電池在壽命期內(nèi)單位面積在各個(gè)墻面的發(fā)電總量，依據(jù)題意當(dāng)前民用電價(jià)按 元 /kWh 計(jì)算，則可計(jì)算出 35 年內(nèi)總共的經(jīng)濟(jì)收益，而太陽(yáng)能設(shè)備的成本， 我們將利用（ 4）中每種光伏電池單位面積的成本的模型，由于逆變器的成本在此難以計(jì)入模型中，因而忽略不計(jì)，我們得到以下模型： Z C= 其中 W 為某種光伏電池在各個(gè)墻面壽命期內(nèi)單位面積的經(jīng)濟(jì)效益（單位：元）， Z 為某種光伏電池在壽命期內(nèi)單位面積在各個(gè)墻面的發(fā)電總量（單位： kWh/ 2m ）， C 為某種光伏電池單位面積的成本，由此模型我們得到了 24 種光伏電池在各個(gè)墻面壽命期內(nèi)（ 35年）單位面積的經(jīng)濟(jì)效益，見表 2（單位：元 / 2m ）： 表 2： 24 種光伏電池壽命期內(nèi)單位面積經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)先排序 東面墻面 南面墻面 西面墻面 北面墻面 南面屋頂 北面屋頂 排序 型號(hào) 收益 型號(hào) 收益 型號(hào) 收益 型號(hào) 收益 型號(hào) 收益 型號(hào) 收益 1 C1 C1 815 C1 C7 A3 C1 2 C5 C5 C5 C6 B3 C5 3 C3 274 B3 C3 C8 B5 C3 4 C2 C3 C2 C9 B2 C2 5 C4 B5 C4 C10 B1 C4 6 C11 C2 C11 C11 B6 B3 7 C10 C4 C10 C4 B7 C11 8 C8 A3 C8 C2 B4 C10 9 C7 B1 C9 C3 A1 B5 10 C9 B2 C7 C5 A4 C8 11 C6 B6 512 C6 C1 A2 C9 12 B3 B7 B3 B3 A5 C7 13 B5 489 B4 B5 B5 A6 C6 14 B4 C11 B4 B4 C1 B1 190 15 B7 C10 B1 B7 C5 A3 16 B6 C8 B7 B6 C3 B4 17 B1 C9 B6 B1 C2 B6 18 B2 715 C7 A3 B2 C4 B2 19 A3 C6 B2 11 A5 C11 B7 20 A5 1014 A1 A5 A3 C10 A5 21 A6 A4 A6 A6 C8 A6 22 A4 A5 A4 A4 2127 C9 A4 232 23 A1 A2 A1 A2 C7 A1 24 A2 A6 A2 A1 C6 A2 由上表我們可以清楚的看到：對(duì)于北面墻面，它的收益均為負(fù)值，這也正是因?yàn)楸泵鎵γ娴年?yáng)光輻射總量太少而造成的，這也正符合人們的日常常識(shí)，因此在北面墻面上我們沒有必要鋪設(shè)光伏電池；對(duì)于東面、南面、西面墻面以及北面的屋頂，他們均有良好的經(jīng)濟(jì)收益，在電池優(yōu)先選擇的排序上， C 類經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的薄膜電池恰恰成為了它們的首選；對(duì)于南面屋頂，它有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)收益，這也正是由于南面屋頂?shù)年?yáng)光輻射的總量很大，依據(jù)表中數(shù)據(jù)效率最高的 A3 成為了它最理想的電池。 用 matlab 軟件編程，計(jì)算得到南面屋頂傾斜面和北面屋頂傾斜面一年中 某天第 i 時(shí)刻 輻射總量 iH 。 ? ：時(shí)角。 本文所使用的一年的數(shù)據(jù)具有普遍性，可以代表 35 年間太陽(yáng)輻射的總情況。應(yīng)注意分組連接方式及逆變器的選配。重新計(jì)算出各個(gè)墻面將接受到的總輻射量，利用問(wèn)題一中的方法對(duì)各面墻重新鋪設(shè)，優(yōu)化之后的小屋在 35 年內(nèi)的總發(fā)電量為： kWh，總經(jīng)濟(jì)效益為： 元 ，回收年限為： 年。經(jīng)濟(jì)效益為發(fā)電收益與發(fā)電成本的差值，當(dāng)發(fā)電量越 大 ，發(fā)電成本越小時(shí)，經(jīng)濟(jì)收益越可觀。 本文 使用 Matlab 編程求 出電池板的最佳傾斜角與最佳方位角分別為： 176。因此，在太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì)中，研究光伏電池在小屋外表面的優(yōu)化鋪設(shè)是很重要的問(wèn)題。 對(duì)于問(wèn)題二，在架空方式下安裝光伏電池，電池板的朝向與傾角均會(huì)影響到光伏電池的工作效率，因此在該方式下鋪設(shè)小屋使其達(dá)到最優(yōu)化我們首要考慮的就是使電池板的朝向（也就是電池板的方位 角）和傾角均達(dá)到最優(yōu)的角度來(lái)使鋪設(shè)的小屋達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化，然后再對(duì)小屋進(jìn)行最優(yōu)化的鋪設(shè)從而來(lái)計(jì)算架空方式下太陽(yáng)能小屋相關(guān)效益的計(jì)算。 b ：斜面傾角。 Y ：某個(gè)墻面 35 年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 3）每種光伏電池在壽命期內(nèi)（ 35 年）單位面積在各個(gè)墻面的發(fā)電總量 由（ 2）部分我們得到了每種光伏電池每年單位面積在各個(gè)墻面的發(fā)電總量，根據(jù)附件 3 中有關(guān)年限和效率之間的關(guān)系：所有光伏組件在 0～ 10 年效率按 100%， 10～ 25年按照 90%折算， 25 年后按 80%折算；我們可以得到： 1 0 1 5 * 9 0 % 1 0 * 8 0 %Z E E E= + + 其中 E 為某種光伏電池每年單 位面積在各個(gè)墻面的發(fā)電總量（單位： kWh/ 2m ）， Z為某種光伏電池在壽命期內(nèi)單位面積在各個(gè)墻面的發(fā)電總量（單位： kWh/ 2m ），也就相當(dāng)于 = ， 也就是光伏電池保持 100%的工作效率可以工作 年，因此 Z 即為所求，因此我們計(jì)算出了 24 種電池壽命期內(nèi)在每個(gè)墻面上單位面積的發(fā)電總量，詳細(xì)結(jié)果見附錄 1。 然后根據(jù)逆變器 SN12 的直流輸入電壓范圍 180~300V，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，則可以允許 2 個(gè) C1 電池進(jìn)行串聯(lián)（串聯(lián)后的端電壓為276V）或 10 個(gè) C10 電池進(jìn)行串聯(lián)（串聯(lián)后的端電壓為 267V）兩種方式串聯(lián)的端電壓相差 3%（小于 10%）因此可以并聯(lián)；最后剩余 1 塊 C1 電池，所以 只能舍棄這塊 C1 電池，但我們發(fā)現(xiàn)在舍棄一塊 C1 的同時(shí)，可以再加入一塊 C10 電池， 11 個(gè) C10 電池串聯(lián)后的端電壓為 ，和 2 個(gè) C1 電池串聯(lián)的端電壓相差 %（小于 10%）兩者可以并聯(lián)。這里，我們以每個(gè)方向墻面 35年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益作為衡量的指標(biāo)來(lái)選擇小屋鋪設(shè)光伏電池的墻面，下面我們就來(lái)建立每個(gè)方向的墻面 35 年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益的數(shù)學(xué)模型： 首先我們來(lái)求每個(gè)墻面的發(fā)電總量，根據(jù) 在 中求得的 24 種電池壽命期內(nèi)在每個(gè)墻面上單位面積的發(fā)電總量（詳細(xì)數(shù)據(jù)見附錄 1）再結(jié)合每個(gè)墻面的優(yōu)化鋪設(shè)得到每種鋪設(shè)電池在該墻面的面積可得到每面墻面的發(fā)電總量，依據(jù)題意當(dāng)前民用電價(jià)按 元 /kWh 計(jì)算，就可求得該面墻面總的收益；墻面 成本則包括電池的成本（見 表 1）和逆變器的成本（見附件 5），兩者作差即為該墻面 35 年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益，得到數(shù)學(xué)模型： 1 1 1( * ) * * 0 . 5 *n n ni i i i ji i jY Z S K C S P? ? ?? ? ?? ? ? 其中 Y 為某個(gè)墻面 35 年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益（單位：元）， iZ 為鋪設(shè)該墻面第 i 種電池壽命期內(nèi)（ 35 年）單位面積的發(fā)電總量（單位： kWh/ 2m ）， i S 為鋪設(shè)該墻面第 i 種電池所用的面積（單位： 2m ） ， K 為電池組所連接的逆變器的效率（單位： %）， i C 為鋪設(shè)該墻面第 i 種電池單位面積的成本（單位：元 / 2m ）， j P 為鋪設(shè)該墻面第 j 種逆變器的價(jià)格。 問(wèn)題二模型的建立與求解 電池板的最