太陽能小屋的優(yōu)化設(shè)計(jì)(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(gè)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(gè)面的光照強(qiáng)度。對于，東、西、南、北面的輻射強(qiáng)度即為附件四中相對應(yīng)的東向總輻射強(qiáng)度、西向總輻射強(qiáng)度、南向總輻射強(qiáng)度、北向總輻射強(qiáng)度。對于，頂面向南以及頂面向北面的輻射強(qiáng)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(gè)型號的面積以及轉(zhuǎn)化效率利用Excel求出了每個(gè)型號的電池在每個(gè)面上的發(fā)電總量。分析數(shù)據(jù)得出，每個(gè)面上發(fā)電總量最多的電池型號，如下表：表三 6個(gè)面上發(fā)電總量最多的電池型號及其在每個(gè)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(yīng)滿足逆變器直流輸入電壓范圍，當(dāng)電壓低于其范圍下限時(shí)，逆變器將停止運(yùn)行。逆變器的選配容量應(yīng)≥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(shè)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(fèi)用和經(jīng)濟(jì)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(jì)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(gè)數(shù)A118A310A120A318A144A46所選逆配器以及數(shù)量SN141SN131SN132SN171SN171SN131電池花費(fèi)（元）逆變器花費(fèi)（元）153001030020600437504375010300總花費(fèi)（元）一年發(fā)電總量35年發(fā)電總量單位發(fā)電量的費(fèi)用經(jīng)濟(jì)效益 分析表四中數(shù)據(jù)可知：小屋北向的經(jīng)濟(jì)收益為負(fù)值，說明它沒有獲利。因此，在后面分析和計(jì)算中均可不考慮小屋北向的數(shù)據(jù)。小屋剩余五個(gè)方向中，陽面（頂端朝南面）由于其鋪設(shè)面積較大，陽光接受面也較大，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是五個(gè)面中最高的。除此之外，本文還將北向之外的五個(gè)面總花費(fèi)進(jìn)行了求和。得出35年總發(fā)電量為：，單位發(fā)電量的花費(fèi)為：。，是年總花費(fèi)的兩倍多。因此，我們在對小屋每一面進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)應(yīng)使頂端朝南面鋪設(shè)面積盡可能的大?；厥漳晗蓿?由于題目要求計(jì)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(shí)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(jì)算和分析得出相應(yīng)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(yīng)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(gè)A1電池）圖二 西墻相電池組件連接圖（20個(gè)A1電池）圖三 南墻電池組件連接圖（10個(gè)A3電池）圖四 頂部朝北面電池組件連接圖（6個(gè)A4電池）圖五 頂部朝南面電池組件連接圖（44個(gè)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(jì)算機(jī)模擬出合適的光伏電池組件，并對小屋的部分外表面進(jìn)行鋪設(shè)。鋪設(shè)圖如下：圖六 鋪設(shè)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(shè)的，其中門和其它小部分未鋪設(shè)。 圖七 鋪設(shè)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(shè)的，其中兩個(gè)窗戶和門還有小部分未鋪設(shè)。圖八 鋪設(shè)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(shè)的，其中還有小部分未鋪設(shè)。圖九
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