【文章內(nèi)容簡介】 表7 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號1431逆變器型號SN14SN3SN1直流輸入電壓允許范圍180~30042~6421~32交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式5個一組串聯(lián)再并聯(lián)無連接并聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，北立面選擇型號為、的逆變器，其中，5個類型光伏電池串聯(lián)再與另外5個串聯(lián)的類型光伏電池并聯(lián)采用型號為的逆變器；1個類型光伏電池采用型號為的逆變器，6個并聯(lián)采用型號為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。根據(jù)上述設計方案可以求出北立面鋪設總成本，以及在35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟效益、以及投資的回收年限。根據(jù)公式（1）可得出，；根據(jù)公式（2）可得出，南立面第一年發(fā)電量為，35年的發(fā)電總量為，第一年的經(jīng)濟效益為元，35年的經(jīng)濟效益為元，根據(jù)結果可知，其投資無法回收。3）朝南屋頂光伏電池的鋪設方案設計結果1. 光伏電池的鋪設方案，如圖8圖8 朝南屋頂光伏電池的鋪設方案設計圖朝南屋頂?shù)匿佋O優(yōu)先選擇轉換效率最高的類型的光伏電池板，其剩余面積應該選擇轉換效率最高的薄膜電池，剩余面積少，以至于不能鋪設等類型的電池板，所以在剩余面積的約束下，選擇能夠鋪設的薄膜電池類型，在其中選擇轉換效率最優(yōu)的類型電池板，由上圖可以看出，朝南屋頂?shù)匿佋O選擇類型的光伏電池板共43塊；選擇類型的電池板共7塊。2. 朝南屋頂逆變器的選擇根據(jù)南立面中所提出的算法得出各電池連接方式及逆變器選擇結果類型光伏電池的連接方式如圖9圖9 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為5個光伏電池串聯(lián)再與另外3組并聯(lián)，這樣的連接方式有2組；選擇類型為的逆變器，剩下的3個類型光伏電池采用并聯(lián)的方式，選擇類型為的逆變器。類型光伏電池的連接方式如圖10圖10 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為7個光伏電池并聯(lián)；選擇類型為的逆變器。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表8表8 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號1431逆變器型號SN14SN3SN1直流輸入電壓允許范圍180~30042~6421~32交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式5個一組串聯(lián)再并聯(lián)并聯(lián)并聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，朝南屋頂選擇型號為、的逆變器，其中，43個類型光伏電池并聯(lián)采用型號為的逆變器；7個類型光伏電池并聯(lián)采用型號為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。根據(jù)上述設計方案，可以求出南立面鋪設總成本，根據(jù)公式（1）可得出，朝南屋頂?shù)匿佋O總成本為166524元。 4）朝北屋頂光伏電池的鋪設方案設計結果1. 光伏電池的鋪設方案，如圖11圖11 朝北屋頂光伏電池的鋪設方案設計圖朝北屋頂?shù)匿佋O優(yōu)先選擇性價比最高的類型的光伏電池板，其剩余面積很小，不能再鋪任何其它類型的光伏電池板，所以我們僅用類型的光伏電池板進行鋪設，由上圖可以看出，朝北屋頂?shù)匿佋O選擇類型的光伏電池板共5塊。2. 朝北屋頂逆變器的選擇根據(jù)南立面中所提出的算法得出各電池連接方式及逆變器選擇結果類型光伏電池的連接方式如圖12圖12 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為5個光伏電池串聯(lián)；選擇類型為的逆變器。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表9表9 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號13逆變器型號SN13直流輸入電壓允許范圍180~300交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式串聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，朝北屋頂選擇型號為的逆變器，5個類型光伏電池串聯(lián)并采用型號為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。根據(jù)上述設計方案，可以求出超北屋頂鋪設總成本，以及在35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟效益、以及投資的回收年限根據(jù)公式（1）可得出。5）東立面光伏電池的鋪設方案設計結果1. 光伏電池的鋪設方案，如圖13圖13 東立面光伏電池的鋪設方案設計圖東立面的鋪設優(yōu)先選擇性價比最高的類型的光伏電池板，其次剩余面積應該選擇性價比最高的薄膜電池，剩余面積少，以至于不能鋪設等類型的電池板，所以在剩余面積的約束下，選擇能夠鋪設的薄膜電池類型，在其中選擇性價比最優(yōu)的類型電池板，由上圖可以看出，朝南屋頂?shù)匿佋O選擇類型的光伏電池板共9塊；選擇類型的電池板共6塊。2．東立面逆變器的選擇根據(jù)南立面中所提出的算法得出各電池連接方式及逆變器選擇結果類型光伏電池的連接方式如圖14圖14 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為9個光伏電池并聯(lián)，選擇類型為的逆變器。類型光伏電池的連接方式如圖15圖15 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為6個光伏電池并聯(lián)；選擇類型為的逆變器。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表10表10 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號61逆變器型號SN6SN1直流輸入電壓允許范圍42~6421~32交流允許輸出功率4電池組件分組陣列容量電池組件連接方式并聯(lián)并聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，東立面選擇型號為、的逆變器，其中，9個類型光伏電池并聯(lián)采用型號為的逆變器；6個類型光伏電池并聯(lián)采用型號為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。根據(jù)上述設計方案，可以求出南立面鋪設總成本，以及在35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟效益、以及投資的回收年限。根據(jù)公式（1）可得出。6）西立面光伏電池的鋪設方案設計結果1. 光伏電池的鋪設方案，如圖16圖16 西立面光伏電池的鋪設方案設計圖西立面的鋪設優(yōu)先選擇性價比最高的類型的光伏電池板，其次剩余面積應該選擇性價比最高的薄膜電池，但是，由于北立面的門窗較多，剩余面積少，以至于不能鋪設等類型的電池板，所以在剩余面積的約束下，選擇能夠鋪設的薄膜電池類型，在其中我們選擇了性價比最優(yōu)的類型的電池板，由上圖可以看出，西立面的鋪設選擇類型的光伏電池板共10塊；選擇類型的電池板共12塊。2. 北立面逆變器的選擇根據(jù)南立面中所提出的算法得出各電池連接方式及逆變器選擇結果類型光伏電池的連接方式如圖17圖17 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為5個類型光伏電池串聯(lián)再與另外5個串聯(lián)的類型光伏電池并聯(lián)；選擇類型為的逆變器。類型光伏電池的連接方式如圖18圖18 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為12個光伏電池并聯(lián)；選擇類型為的逆變器。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表11表11 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號141逆變器型號SN14SN1直流輸入電壓允許范圍180~30021~32交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式5個一組串聯(lián)再并聯(lián)并聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，西立面選擇型號為、的逆變器，其中，5個類型光伏電池串聯(lián)再與另外5個串聯(lián)的類型光伏電池并聯(lián)采用型號為的逆變器；12個并聯(lián)采用型號為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。根據(jù)上述設計方案可以求出北立面鋪設總成本，以及在35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟效益、以及投資的回收年限。根據(jù)公式（1）可得出，MATLAB程序見附錄2。4．2 考慮架空方式安裝光伏電池4．2．1 解決問題2的思路對于架空方式安裝光伏電池組件對小屋外表面進行鋪設的問題，我們解決此問題的思路是：找出較優(yōu)的電池板的朝向與傾角。首先，利用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的知識確定電池板的傾角，通過統(tǒng)計每個傾角的值的頻數(shù)，確定較優(yōu)的電池板的傾角；然后，利用已確定的電池板傾角，確定電池板的朝向；最后，結合問題1給出合理的小屋外表面鋪設的方案。4．2．2 問題2模型的建立（1） 電池板傾角的確定1. 傾角求解思想：對于最優(yōu)傾角求解，利用數(shù)理統(tǒng)計方面的知識，對于多次求解得到的傾角值，統(tǒng)計每個傾角的值的頻數(shù)，其中頻數(shù)最大的即為所求。2. 傾角求解過程：1）利用第一問求解向南頂面時，計算任意傾斜平面的總輻射強度公式，計算當傾角從10176。增加到90176。的總輻射強度。2）以傾角作為自變量，其某天某時刻的總輻射強度作為因變量，可知得到8760個函數(shù)。3）對每一個函數(shù)（剔除所有函數(shù)值全為0的函數(shù)）求其最大值，和其最大值對應的傾角值。4）統(tǒng)計傾角的頻數(shù)，頻數(shù)最大的即為所求的最優(yōu)傾角。 利用Matlab編程求解，MATLAB程序見附錄3，即可得到最優(yōu)傾角。（2） 電池板朝向偏角的確定首先，時角的計算公式為其中ts取14時；赤緯角計算公式近似為其中n 取夏季的日期序號，即182~274；太陽高度角的計算公式為對于太陽方位角A有對于傾角，入射角，即太陽高度角，光線入射方向與電池板法線方向的夾角有如下關系式成立所以與電池板朝向的偏角關系如下而可知所以首先，方位角A的取值范圍在90176。~ 270176。之間，可以得到電池板朝向的偏角的取值范圍在176。~ 90176。之間。然后，計算一天中24個時段的全年陽光總輻射強度，找出陽光總輻射強度較強的時段；最后，由于夏季的陽光總輻射強度普遍高于其他季節(jié)的陽光總輻射強度，所以電池板朝向的確定，優(yōu)先考慮夏季。由表12知，下午2時的陽光總輻射強度是最大的。所以電池板朝向的偏角的取值應為負，即向西偏。表12 該年一天24個時間段的陽光總輻射強度