【正文】 物所處的地理緯度、地區(qū)的氣候與氣象 等 條件 的影響，建立模型 求解得到最優(yōu)的鋪設(shè)方案。應(yīng)注意分組連接方式及逆變器的選配。 2． 假設(shè)當 輻照強度 高于 1000W/m2時，光伏電池的功率不在提高，即為額定功率。39。 同理，可以得到小屋的其他側(cè)面以及屋頂采用性價比高的單一光伏電池在 35 年后能獲得的利潤如下表 2 所示： 表 2 35 年后每個鋪設(shè)面的所得利潤表 鋪設(shè)面 采用的單一光伏電池型號 所得利潤 東面 墻 B3 kk dbmW ????? 9 7 西面 墻 B3 kk dbmW ????? 8 北面 墻 C6 kk dbmW ????? 南屋頂 A1 kk dbmW ???? 9 3 0 北屋頂 C1 kk dbmW ???? 4 3 8 圖 2 算法流程圖 開始 盈利 是 否 輸入電池型號 是 否 逐一增加電池數(shù)目 此時電池的選擇小于墻體面積 根據(jù)條件選擇合適的逆變器 選擇虧損最小的方案 是 否 確定光伏陣列的連接方式 輸出最佳方案 結(jié)束 9 由表 2 中的所得利潤可以看出東面、西面和北面墻的情況與南面墻相同，即只要鋪設(shè)光伏電池就會虧損；而南屋頂 和 北屋頂?shù)那闆r卻是只要逆變器選配合理就能夠盈利。由于陽光照射到光伏電池的角度隨日照時間的不同而變化，因此太陽輻射強度也隨著光伏電池板朝向的不同而有所差別。 17 于做法相同，在此不再贅述。 7． 1 模型的改進一 在問題 2 的求解中，沒有考慮到電池板的陰影問題，即前一塊電池板的陰影可能會覆蓋到后一塊電池板的部分有效工作區(qū)。 附錄 4 設(shè)計小屋尺寸的 LINGLO 程序 max=x*z*2+y*z*2+a*bs+x*y。 (ss1s2)/(x*z)=。 北面墻的分組陣列連接圖： 北面墻的光伏陣列連接圖： 門 C6 C6 SN4 C6 C6 228 個 C6 24 在此圖中表示了北面墻的鋪設(shè)方案，在這面墻中主要是采用了 c6 這種電池進行的鋪設(shè)，在門的左側(cè)，一 355*310 的方式鋪設(shè)了 10 個電池板，門的右側(cè)一共用了 218 塊c6 的電池板，在鋪設(shè)時采用了 355*310 的方式鋪設(shè)，在鋪設(shè)到窗戶上時可以適當?shù)恼{(diào)整，從而得到鋪設(shè)的省略圖如上。 因此可以說明架空電池板不僅可以提高太陽能的利用率，還能夠獲得更大的利潤。 為保證 電池在 屋頂 的 鋪設(shè)面積盡量大 ， 建筑屋頂最高點 應(yīng)盡量高，建筑屋頂最高點則 距地面高度要滿足： ??? za ? （ 32） 由于建筑平面體型約束長邊應(yīng) ≤15m，最短邊應(yīng) ≥3m，則： 153 153 ?? ??yx （ 33） 最低凈空高度距地面高度約束為： ?z （ 34） 建筑采光應(yīng)滿足窗地比約束，即： ??yxs （ 35） 建筑節(jié)能要求應(yīng)滿足窗墻比 約束。因此可以在 12 個月份里的同一天中取太陽高度角 0?? 的所有時刻在斜面太陽輻射強度的均值，分別求出 12 個月對應(yīng)太陽輻射強度的斜面傾角（如表所示）： 表 5 太陽輻射強度的斜面傾角 月份 對應(yīng)傾角（弧度） 對應(yīng)斜面的太陽輻射強度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 874 10 11 550 12 再 對這 12 個傾角取均值，即為 兼顧全年斜面獲取最大太陽輻射強度 最佳傾角 ，求得結(jié)果為 ?2 6 1 ?? ??i i??。 下表 1 列出了部分光伏電池的 性價比 （性價比 =轉(zhuǎn)化效率 /單價）： 表 1 部分不同型號光伏電池的性價比 產(chǎn)品型號 功率 單價 轉(zhuǎn)換效率 η（ %） 性價比 A1 215 A3 200 2980 A4 270 4023 B3 210 2625 B4 240 3000 C1 100 480 C6 4 C7 4 C10 12 由可表 1 看出可以看出，在 A 單晶硅電池 中， A3 性價比比較高；在 B 多 晶硅電池中， B3 性價比比較高；在 C 薄膜電池 中， C C7 的性價比比較高。 （ 4） 約束條件的構(gòu)造 光伏電池鋪設(shè)面積的約束。 因此可以根據(jù)一年中每天的某一時刻的平均 輻射量最高時的太陽高度角和方位角來確定光伏電池的安裝 朝向和傾角， 可以認為此時的 光伏電池的工作效率 最高。 針對以下三個問題 ，分別給出小屋外表面光伏電池的鋪設(shè)方案，使小屋的全年太陽能光伏發(fā)電總量盡可能大，而單位發(fā)電量的費用盡可能小，并計算出小屋光伏電池 35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟效益（當前民用電價按 元 /kWh 計算）及投資的回收年限。如有違反競賽規(guī)則的行為，我們將 受到嚴肅處 理 。在此基礎(chǔ)上，只考慮屋頂、南面墻及西面墻 的鋪設(shè)， 得到 35 年 壽命期內(nèi) 的發(fā)電總量為 ， 單位發(fā)電量的費用為 元 /KMh， 可獲利 元，投資回報年限為 22 年。 最后結(jié)合光伏電池的鋪設(shè)要求和分組連接方式 重新設(shè)計小屋的外形。 因此可以作如下轉(zhuǎn)化，由多目標問題轉(zhuǎn)化為單目標問題。24,2,1%10..1000 ax24139。 表 3 電池組件分組陣列容量及選配逆變器規(guī)格 鋪設(shè)面 電池組件型號 電池組件數(shù)量（個） 逆變器規(guī)格 逆變器數(shù)量（臺） 東面墻 C6 224 SN4 1 西面墻 C6 244 SN4 1 南面墻 C6 71 SN1 1 北面墻 C6 228 SN4 1 南屋頂 A1 40 SN17 1 北屋頂 C1 8 SN12 1 由此得到 小屋各外表面電池組件鋪設(shè)分組陣列圖形及組件連接方式（串、并聯(lián)）示意圖 部分 如下 （其他分組陣列及組件連接圖見附錄一） ： 南屋頂?shù)姆纸M陣列連接圖： 南屋頂?shù)墓夥嚵羞B接圖： 5 組 SN15 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 C6 SN14 3 組 10 表 4 35 年 的發(fā)電總量 與 經(jīng)濟效益 鋪設(shè)的總費用 （元） 發(fā)電總量（ KWh） 年收入 （元） 總收入 （元） 利潤 （元） 東面墻 西面墻 11401 南面墻 北面墻 南屋頂 162950 北屋頂 10740 總計 由表中數(shù)據(jù)可知，總的鋪設(shè)費用為 元， 總發(fā)電量為 ,此時的單位發(fā)電量的費用 為 元 /KWh， 35 后可獲得的利潤為 元，開始 每 年 的收入為 元，由此可列方程求出 投資的回收年限 為 26 年。與問題 1 相比較，南屋頂?shù)挠?，且西面墻已?jīng)不再虧損。 屋頂?shù)?分組 陣列連接圖： 屋頂?shù)墓夥嚵羞B接圖： A1 A1 SN6 A1 A1 A1 A1 A1 A1 SN6 A1 A1 A1 A1 SN6 10個 18 6．結(jié)果分析 與評價 6． 1 問題 1 模型的結(jié)果分析 在問題 1 的求解結(jié)果中可以看 出只有屋頂鋪設(shè) 電池 才會盈利 ，并且盈利較多。 8． 1 模型的優(yōu)點 多目標問題轉(zhuǎn)化為單目標問題，使模型得到簡化，問題容易解決。 y=3。 z=。 。對于南墻面來說，虧損的可能原因是墻面的豎直以及門和窗戶占據(jù)了大部分空間。 為此可以建立優(yōu)化模型求解小屋的具體設(shè)計參數(shù)。 因此， 若不追求發(fā)電數(shù)量， 為盡量減少鋪設(shè)費，可以在四面墻上少安裝或不安 裝光伏電池，而在屋頂多安裝光伏電池，以獲得更大的利潤。39。 問題 1 模型的建立 （ 1） 符號變量 之間的關(guān)系 當選用 6 種 A 單晶硅電池 時，由假設(shè)可知 t 小時的輻射總量 tI 滿足： ? ?? ?? ???????????1000100010002002020ttttiIIIII ? ?6,2,1 ??i （ 10） 光伏電池的實際功率 39。本題是一個 多目標優(yōu)化問題，即要完成的目標 為電池的鋪設(shè)和逆變器的選擇要盡量使發(fā)電總量大，而同時 單位發(fā)電量的費用小 。 設(shè)定 屋頂?shù)膬A斜角 為 ? ， 朝向 為向西 ? ，