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(jì)統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-08-31 04:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 額定功率（KW）參考價(jià)格（元/臺(tái)）SN85199～15090%415300SN15180～30094%22000 因?yàn)檩椛鋸?qiáng)度小于時(shí)，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(shí)，電池組件一年產(chǎn)生的總的電量計(jì)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?yàn)?，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(jià)計(jì)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(jì)%，和其他幾個(gè)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(hào)電池的選取，類似于房頂斜面時(shí)對(duì)電池的選取，這里我們同樣選取型號(hào)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?cè)囍鴮⒆畲罅康腁3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(shí)，我們一共使用了8塊A3單晶硅電池，實(shí)際工程中每個(gè)面我們一般選取一個(gè)逆變器（特殊情況除外），通過與逆變器參數(shù)價(jià)格表聯(lián)合考慮，并使得選用的逆變器價(jià)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(jì)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(jià)格表，表37選配的逆變器部分規(guī)格列表型 號(hào)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(jià)格（元/臺(tái)）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(shí)，電池組件一年產(chǎn)生的總的電量計(jì)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?yàn)?，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(jià)計(jì)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(jì)中，光伏組件方陣的放置形式和放置角度對(duì)光伏系統(tǒng)接收到的太陽輻射有很大的影響，其中自動(dòng)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(gè)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(shí)，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(gè)時(shí)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(shí)的太陽光垂直射入光伏陣列的采光面[3]，但實(shí)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(shí)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(shí)，采光面在與太陽光垂直的面上的投影盡可能大，因?yàn)殡姵匕迕娣e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(shí)之間的關(guān)系圖由上圖可知，太陽時(shí)角，式子即可化為 （） ， 對(duì)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(hào)）[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(duì)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(duì)上述規(guī)劃進(jìn)行編程計(jì)算，可得光伏陣列的最佳傾斜角（程序見附錄二）.針對(duì)問題二是對(duì)問題一的改進(jìn)，故而我們?cè)陔姵匦吞?hào)不變的情況下，對(duì)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(huì)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(huì)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(huì)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?yàn)?.1）房頂斜面上架空放置光伏電池時(shí)的方陣設(shè)計(jì)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(jià)格表聯(lián)合考慮，并使得選用的逆變器價(jià)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(jì)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(jià)格表，：表38 選配的逆變器部分規(guī)格列表型號(hào)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(jià)格（元/臺(tái)）SN910199～15092%835000
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