太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì)(數(shù)學(xué)建模論文)(編輯修改稿)
2024-09-30 19:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在各墻面上的發(fā)電量 由上面表格中的數(shù)據(jù)可以看出東面應(yīng)選擇 B 類型的光伏電池，南 向墻面應(yīng)選擇 A類型的光伏電池，西向應(yīng)選擇 B類型的光伏電池，北向應(yīng)選擇 B 類型的光伏電池。 模型分析及求解 由于還要考慮逆變器的價(jià)格以及電池的成本，可以在得到的優(yōu)化模型基礎(chǔ)上進(jìn)行分歩分析。 在前面所求最優(yōu)基礎(chǔ)上，排列為： 表 4各墻面最合適的鋪設(shè) 前頂面 43 塊 A 22塊 C 25塊 C6 1臺(tái) SN1 2臺(tái) SN1 后頂面 6 塊 A 20 塊 C 12 塊 C10 1臺(tái) SN 2臺(tái) SN1 東面 8 塊 B 2 塊 C 42 塊 C7 SN SN1 1C 2B 3A 東向墻面的發(fā)電量 南向墻面的發(fā)電量 西向墻面的發(fā)電量 北向墻面的發(fā)電量 0 屋頂?shù)陌l(fā)電量 7 南面 7 塊 A 11 塊 C2 SN SN3 西面 11 塊 B 1塊 B 25 塊 C7 SN SN1 北面 11 塊 B 7塊 C 19 塊 C7 SN SN1 單獨(dú)對(duì)后頂面考慮盈利問(wèn)題，由于后頂面有一定的角度 ? ，根據(jù)數(shù)據(jù)可以求出 A3電池板 35 年的發(fā)電總量 [3]： ???? c o s)( 313322131 ??????????? nttttscQ )(918 0 7 6 1 3 ????????????? ? hkw?? ， 式中 1t 表示轉(zhuǎn)化率不降低的時(shí)間長(zhǎng)度即為 10 年， 3? 表示后 10 年降低的轉(zhuǎn)化率， n 表示鋪設(shè)的 A3 的數(shù)量。 A3的成本為： mxPlnR ????? 431131 6 9 0 012 0 ????? 24780? 元， 盈利： 1 2 2 22 4 7 8 7 1 1 5313131 ????????? RLQW ， 同 A3 可求出 C C10的盈利情況： 04 4 1737373 ?????? RLQW ， ?????? RLQW 。 同后頂面的計(jì)算法，可以求出各個(gè)面的不同類型的光伏電池的盈利情況： 東面： 7 1 7 6222222 ?????? RLQW ， 由于優(yōu)先考慮 B2，但 B2 不能盈利所以不再對(duì)別的進(jìn)行求解。 南面： 8 2 1313131 ?????? RLQW ， 0210032 32383 ????? RLQW ， 西面： 2 9 9 2222222 ?????? RLQW ， 同東面不再進(jìn) 行考慮。 北面： 1 6 4 9 3222222 ?????? RLQW ， 前頂面： 8 8 6 3222222 ????? RLQW 。 通過(guò)第一步的分析，可以發(fā)現(xiàn)：東面、西面、北面和后頂面雖然發(fā)電量達(dá)到優(yōu)化，但是成本很高，且 35 年內(nèi)一直處于虧本狀態(tài)，于是不再在東面、西面、北面以及后頂面進(jìn)行鋪設(shè)，僅對(duì)前頂面和南面進(jìn)行優(yōu)化鋪設(shè)。 在前頂面、南面分別僅在鋪設(shè) A C2 時(shí)，收入才為正，因此在前頂面上只進(jìn)行 A3的鋪設(shè)，南面進(jìn)行 C2的鋪設(shè)，由面積的限制 得到各個(gè)面鋪設(shè)的數(shù)量： 43?前頂n ， 11?南n 。 考慮到逆變器的規(guī)格，對(duì)前頂面和南面的電池組件分別進(jìn)行串并聯(lián)，根據(jù)電壓的要求，以及電流的要求，安排如下： 前頂面：將 43 塊光伏電池分為四組： 1 1 1 10，每組內(nèi)部進(jìn)行串聯(lián)，組與組之間進(jìn)行并聯(lián)接入 SN17，此時(shí)： AIIVVV ,4 6 110 3131 ???? ， 8 南面： 將 11塊 C2 全部并聯(lián)，此時(shí)： AIIVVV , 2323 ???? 。 計(jì)算出一年的電費(fèi)收入，進(jìn)而可求出收回成本的時(shí)間。對(duì)前頂面和南面進(jìn)行分析，其中由于前頂面有一定的夾角，于是年發(fā)電量為： 23131 c os ? ?????? ntscQ hkw ????????? ? 3 6 9 109 7 0 7 6 1 3， 2323 c ?????? ntsQ hkw ????????? ? 8 3。 收取的電費(fèi)： 8 4 3 6 9 63131 ????? LQC ， 0 1 32323 ????? LQC 。 一年的總收取費(fèi)用為： 1 5 8 4 82331 ????? CCC 元。 光伏電池以及逆變器的總成本： 317233311 xxPlnPlnR ???????? 元。 ? ???????? 前 10年總收費(fèi)為： 1 5 4 0 6 78 4 8 16101 0 C 233110 ????? CC ， 10年到 25 年的收費(fèi)為： 元3 7 4 3 1 5 ?????? CC ? ， 這 15 年內(nèi)的總收費(fèi)為： 59 01515 ???? CC ， 25年后的收費(fèi)為： 7 2 1 5 ??????? CC ? ， 25年到 35 年的總收費(fèi)為： 7 2 3 81025 ?????? CC ， 由此可知，成本彌補(bǔ)回來(lái)需要時(shí)間： CRttt ?????? 21 年， 7 2 3 ) 6 5 9 1 5 4 8( 7 9 4 5 21510 ?????? 總盈利： 5 9 2 7 9 4 5 2) 7 2 3 6 5 9 1 5 4 8( ??????? RCW 。 綜上所述： 在僅考慮貼附安裝方式時(shí)，為了得到盡可能大的利潤(rùn)，僅對(duì)前屋頂和南面 進(jìn)行鋪設(shè)，分別鋪設(shè) A C2 類型的光伏電池，別的墻面不進(jìn)行鋪設(shè)。 9 前屋頂鋪設(shè) 43 塊 A3 如上圖所示 南面墻鋪設(shè) 11 塊 C2 類型的光伏電池，如上圖所示。 按此鋪設(shè)，根據(jù)光強(qiáng)以及設(shè)備的技術(shù)參數(shù)可以求得： 35年的總發(fā)電量為： hQ ???? w4 5 0 7 5 6 .2 2 k2331 。 35年的經(jīng)濟(jì)效益為： ??? RCW 。 當(dāng) CR? 時(shí)， ?t 年，即 27 年后可收回投資。 根據(jù)電池組件的數(shù)量以及容量可以得出：前屋頂用 43 塊 A3，應(yīng)分為四組 。1 1 11，組內(nèi)元件進(jìn)行串聯(lián)，組與組之間進(jìn)行并聯(lián)，并且選擇 SN17 逆變器，圖示如下： 圖 1 前屋頂鋪設(shè)圖 圖 2 南面墻鋪設(shè)圖 10 南面用 11 塊 C2，原件全部并聯(lián)連接，并且選用 SN3 逆變器，圖示如下 : 電池分組 I： 3個(gè) 11個(gè)串聯(lián)，1 個(gè) 10 串聯(lián)，彼此之間并聯(lián) 輸出電壓 =10V 輸出功率 =43W 選逆變器 SN17 電池分組 II： 11 個(gè)并聯(lián) 輸出電壓 =V1 輸出功率 =11W1 選逆變器 SN3 圖 3 前屋頂電池組件連接分組陣列示意圖 圖 4 南墻 面電池組件連接分組陣列示意圖 11 問(wèn)題二：現(xiàn)考 慮朝向于傾角的因素，用架空式安裝光伏電池，對(duì)小屋的部分表面
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