太陽能小屋的優(yōu)化設計(編輯修改稿)
2025-07-26 23:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的太陽能電池的數(shù)目，如下表：表二 24種不同型號電池平鋪小屋每個面的數(shù)目型號東面西面南面北面朝南朝北A118201023446A2911116265A315181023446A41214118326A51013118326A6911116265B11013118326B2911116265B313151020366B41114116326B5911116265B6911116265B71113117376C11315120427C21720232557C39111119397C41014220397C51014220397C617320116827154896C716314516627252897C8861009215344448C95060569617630C1079756512219636C111713928526然后，求出每個面的光照強度。對于，東、西、南、北面的輻射強度即為附件四中相對應的東向總輻射強度、西向總輻射強度、南向總輻射強度、北向總輻射強度。對于，頂面向南以及頂面向北面的輻射強度算法如下：其中： 為頂端朝南的斜面與水平面的夾角，為頂端朝北與水平面的夾角。根據(jù)每個型號的面積以及轉化效率利用Excel求出了每個型號的電池在每個面上的發(fā)電總量。分析數(shù)據(jù)得出，每個面上發(fā)電總量最多的電池型號，如下表：表三 6個面上發(fā)電總量最多的電池型號及其在每個面上的發(fā)電總量東面西面南面北面朝南朝北電池型號A1A1A3A3A3A4發(fā)電總量由附件一中逆變器的選擇可知，光伏陣列的最大功率不能超過逆變器的額定容量。并且光伏分組陣列的端電壓應滿足逆變器直流輸入電壓范圍，當電壓低于其范圍下限時，逆變器將停止運行。逆變器的選配容量應≥光伏電池組件分組安裝的容量，即。由于所有光伏組件在0~35年內(nèi)的效率不同，故假設為一年的發(fā)電總量，表示1,2，......，35年，則在第年光伏電組發(fā)電總量為公式求解程序見附錄（一），由此公式可以算出35年內(nèi)的發(fā)電總量。通過對數(shù)據(jù)的求解，我們求出了太陽能一年發(fā)電總量、35年的發(fā)電總量以及單位發(fā)電量的費用和經(jīng)濟效益，具體數(shù)據(jù)及分析見下表：表四 太陽能小屋發(fā)電量和其產(chǎn)生經(jīng)濟效益小屋方向東向南向西向北向朝南面朝北面所選電池及個數(shù)A118A310A120A318A144A46所選逆配器以及數(shù)量SN141SN131SN132SN171SN171SN131電池花費（元）逆變器花費（元）153001030020600437504375010300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)濟效益 分析表四中數(shù)據(jù)可知：小屋北向的經(jīng)濟收益為負值，說明它沒有獲利。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)。小屋剩余五個方向中，陽面（頂端朝南面）由于其鋪設面積較大，陽光接受面也較大，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是五個面中最高的。除此之外，本文還將北向之外的五個面總花費進行了求和。得出35年總發(fā)電量為：，單位發(fā)電量的花費為：。，是年總花費的兩倍多。因此，我們在對小屋每一面進行鋪設時應使頂端朝南面鋪設面積盡可能的大?；厥漳晗蓿?由于題目要求計算出小屋光伏電池35年壽命期內(nèi)投資的回收年限，為第年光伏電組發(fā)電總量，則可得：又由于 故解得 ，所以使用太陽能發(fā)電，建造太陽能小屋最少在19年的時候就能收回成本。根據(jù)山西省大同市的氣象數(shù)據(jù)，在僅考慮貼附安裝方式條件下，通過建立模型一計算和分析得出相應的逆變器的數(shù)量，根據(jù)電池串并聯(lián)的要求、逆配器的選擇要求、電壓、電流的電相應約束，組裝出了電池組件連接圖。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)用計算機模擬出合適的光伏電池組件，并對小屋的部分外表面進行鋪設。鋪設圖如下：圖六 鋪設A1型號太陽能電池的東墻 如圖七所示，東墻是用了18塊A1型號的太陽能電池板鋪設的，其中門和其它小部分未鋪設。 圖七 鋪設A3型號太陽能電池的南墻 如圖八所示，南墻是用了10塊A3型號的太陽能電池板鋪設的，其中兩個窗戶和門還有小部分未鋪設。圖八 鋪設A1型號太陽能電池的西墻 如圖九所示，西墻是用了20塊A1型號的太陽能電池板鋪設的，其中還有小部分未鋪設。圖九
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