線性規(guī)劃模型在能源領(lǐng)域的應(yīng)用太陽能小屋設(shè)計統(tǒng)計學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-08-31 04:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 額定功率（KW）參考價格（元/臺）SN85199～15090%415300SN15180～30094%22000 因為輻射強(qiáng)度小于時，A單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率很小很小，幾乎沒有，可以得出一年的法向直射有效輻射強(qiáng)度為.根據(jù)物理學(xué)知識，電池組件一年產(chǎn)生的總的電量計算公式為 ()故第一組電池一年產(chǎn)生的總電量為，第二組電池一年產(chǎn)生的總電量為，兩組電池通過各自的逆變器后輸出的交流電量分別為， ()， ()兩組電池一年產(chǎn)生的總交流電量為 ， () 又因為，所有光伏組件在0—10年效率為100%，10—25年按90%折算，25年后按80% () ， 按當(dāng)前民用電價計算，總經(jīng)濟(jì)效益為， () 光伏組件的總成本為電池總成本與逆變器總成本之和，即為， () 光伏組件0—10年的經(jīng)濟(jì)效益為， () 10—25年的經(jīng)濟(jì)效益為， () 25—35年的經(jīng)濟(jì)效益為， () 故投資的收回年限為 ()2）南向光伏組件方陣設(shè)計%，和其他幾個方向相比，一年中輻射強(qiáng)度算最高的，由太陽光輻照閥值知，只能選用A單晶硅電池，B多晶硅電池組件尺寸太大不能放入南向墻面中. A單晶硅電池中六種不同型號電池的選取，類似于房頂斜面時對電池的選取，這里我們同樣選取型號為A3的單晶硅電池.根據(jù)A3單晶硅電池的組件尺寸及南向墻面的有效面積，我們試著將最大量的A3電池放進(jìn)南向墻面中，經(jīng)過反復(fù)試放，我們得到了最優(yōu)的的電池組件鋪設(shè)分組陣列如下圖35所示圖35南向墻面的電池組件鋪設(shè)情況 南向墻面鋪設(shè)時，我們一共使用了8塊A3單晶硅電池，實際工程中每個面我們一般選取一個逆變器（特殊情況除外），通過與逆變器參數(shù)價格表聯(lián)合考慮，并使得選用的逆變器價格盡量低、直流輸入電流小于其額定電流、直流輸入電壓在允許輸入電壓范圍內(nèi)，得2組串聯(lián)，之后將這2組并聯(lián)在一起，組件之間連接的串并聯(lián)示意圖如下圖36： 圖36南向墻面光伏陣列串并聯(lián)示意圖根據(jù)圖36的串并聯(lián)示意圖，可以很容易計算出，電池組件的輸出電壓為，電流為,結(jié)合逆變器參數(shù)價格表，表37選配的逆變器部分規(guī)格列表型 號額定電流 （A）允許輸入電壓范圍（V）逆變效率（80%阻性負(fù)載）額定功率（KW）參考價格（元/臺）SN73099～15090%10200 同樣，剔除掉輻射強(qiáng)度小于的部分?jǐn)?shù)據(jù)，可以得出一年的南向有效輻射強(qiáng)度為.根據(jù)物理學(xué)知識，電池組件一年產(chǎn)生的總的電量計算公式為 故光伏電池組一年產(chǎn)生的總電量為， () 光伏電池組通過逆變器后輸出的總交流電量為， () 又因為，所有光伏組件在0—10年效率為100%，10—25年按90%折算，25年后按80% （） ， 光伏組件的總成本為電池總成本與逆變器總成本之和，即為， （） 按當(dāng)前民用電價計算，總經(jīng)濟(jì)效益為. （）Q=T=，故可知，35年壽命期內(nèi)不可能收回投資.在光伏供電系統(tǒng)的設(shè)計中，光伏組件方陣的放置形式和放置角度對光伏系統(tǒng)接收到的太陽輻射有很大的影響，其中自動跟蹤裝置包括單軸跟蹤裝置和雙軸跟蹤裝置[2].與光伏組件方陣放置相關(guān)的有下列兩個角度參量：太陽電池組件傾角、（向東偏設(shè)定為負(fù)角值，向西偏設(shè)定為正角值）.一般在北半球，太陽電池組件朝向正南（即方陣垂直面與正南面的夾角為）時，太陽電池組件的發(fā)電量是最大的.固定安裝的光伏系，光伏陣列的傾角大小將直接影響光伏陣列在各個時期所接受的太陽輻射量的多少，其安裝的最佳傾角應(yīng)滿足在正午時的太陽光垂直射入光伏陣列的采光面[3]，但實際情況中，受各種不確定因素的影響，不可能讓傾角滿足正午時讓太陽光恰好垂直射入光伏陣列的采光面.為找到最佳的傾角，我們讓正午時，采光面在與太陽光垂直的面上的投影盡可能大，因為電池板面積固定，即越大越好，具體圖形如下圖37所示與太陽光垂直的面太陽光圖37 正午時之間的關(guān)系圖由上圖可知，太陽時角，式子即可化為 （） ， 對于北回歸線以北的地區(qū)，所以有， ()其中，太陽赤緯角（為日期序號）[4]，地理緯度角 故我們可得到如下的規(guī)劃模型， ()目標(biāo)函數(shù)表示：一年里，每天正午法向直射輻射強(qiáng)度與對應(yīng)天投影的乘積之和最大. ()約束條件中表示：，終止值為55運(yùn)用Matlab軟件對上述規(guī)劃進(jìn)行編程計算，可得光伏陣列的最佳傾斜角（程序見附錄二）.針對問題二是對問題一的改進(jìn)，故而我們在電池型號不變的情況下，對太陽能光伏組件的安裝容量進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn).電池板架空了之后太陽光照射到電池板上會留有一定的陰影，如果安放不當(dāng)任意相鄰的兩塊電池板可能會被彼此間產(chǎn)生的陰影覆蓋住，從而使得電池板接受的太陽光照射量減少，為了使得每塊電池板都能接受最大面積的光照，從而產(chǎn)生最大的電量，我們要求，每塊電池板都不會被陰影覆蓋，： 房頂平面h圖38任意相鄰兩塊電池板的放置示意圖 其中，房頂面上光伏電池板與房頂平面的夾角為（光伏電池的最佳傾角減去房頂斜面傾角），；南向為,.1）房頂斜面上架空放置光伏電池時的方陣設(shè)計根據(jù)上述因素及同問題一的因素，，通過與逆變器參數(shù)價格表聯(lián)合考慮，并使得選用的逆變器價格盡量低、直流輸入電流小于其額定電流、直流輸入電壓在允許輸入電壓范圍內(nèi)，得17組串聯(lián)，之后將這17組并聯(lián)在一起，組件之間連接的串并聯(lián)示意圖如下圖39： . . . . . . 圖39房頂斜面光伏陣列串并聯(lián)示意圖根據(jù)圖9的串并聯(lián)示意圖，可以很容易計算出，電池組件的輸出電壓為，電流為,結(jié)合逆變器參數(shù)價格表，：表38 選配的逆變器部分規(guī)格列表型號額定電流 （A）允許輸入電壓范圍（V）逆變效率（80%阻性負(fù)載）額定功率（KW）參考價格（元/臺）SN910199～15092%835000
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