太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì)_數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽b題(參考版)
2024-08-31 14:06本頁(yè)面
【正文】 Ht=Hb.*sina+Hd*(1+M)/2+Hh*(1M)*。 the=[]。%方位角余弦值 sa=sin(time).*cos(c)./cos(a)。%太陽(yáng)高度角矩陣。%赤尾角 sun=sin(w)*c+cos(w)*cos(c).*cos(time)。 end。 c=[c,C]。%時(shí)角 c=[]。 end。 time=[time,Time]。%太原緯度 time=[]。 N=N39。%最佳傾角余弦值 N=sin()。 money=0。 Hh=A(:,1)。)。,39。,39。 %屋頂接受的輻射總量 程序 四：第三問(wèn)南面屋頂輻射強(qiáng)度計(jì)算 matlab 程序 clc clear A=xlsread(39。 sina=sin(c).*sin(w).*Msin(c).*cos(w).*N.*cos(the(1,i))+cos(c).*cos(w).*M.*cos(time)+cos(c)*N*sin(the(1,i)).*sin(time)+cos(c).*sin(w).*N.*cos(the(1,i)).*cos(time)。 i=1。 ca=(sin(c)sun*sin(w))./(cos(a)*cos(w))。 a=asin(sun)。 c=c39。 end。 for n=1:365 for i=1:24 C=*sin(2*pi*(284+n)/365)*pi/180。 time=time39。 end。 for n=1:365 for ts=0:23 Time=15*(ts12)*pi/180。 w=*pi/180。%最佳傾角正弦值 M=M39。 M=0。 Hb=A(:,3)。 Hd=A(:,2)。E04:G876339。逐時(shí)氣象參數(shù) 39。C:\Documents and Settings\Administrator\桌面 \cumcm2020B 附件 4_山西大同典型氣象年逐時(shí)參數(shù)及各方向輻射強(qiáng)度 39。 Ht=Hb.*sina+Hd*(1+M)/2+Hh*(1M)*。 the=[]。%方位角余弦值 sa=sin(time).*cos(c)./cos(a)。%太陽(yáng)高度角矩陣。%赤尾角 sun=sin(w)*c+cos(w)*cos(c).*cos(time)。 end。 c=[c,C]。%時(shí)角 c=[]。 end。 time=[time,Time]。%太原緯度 time=[]。 N=N39。%最佳傾角余弦值 N=1。 money=0。 Hh=A(:,1)。)。,39。,39。 程序 二：第三問(wèn)南墻輻射量計(jì)算 matlab 程序 clc clear A=xlsread(39。 w3/(z2*y)。 w1/(z1*y)。 x3。 x*y74。 z2。 plot(theta,tofind)。%在某角 度下的輻射總合 tofind=[tofind,money]。 Ht=Hb.*sina+Hd*(1+M)/2+Hh*(1M)*。%方位角余弦值 sa=sin(time).*cos(c)./cos(a)。%太陽(yáng)高度角矩陣。%赤尾角 sun=sin(w)*c+cos(w)*cos(c).*cos(time)。 end。 c=[c,C]。%時(shí)角 c=[]。 end。 time=[time,Time]。%太原緯度 time=[]。 N=N39。%最佳傾角余弦值 N=sin()。 the=linspace(pi,pi,200)。 money=0。 Hh=A(:,1)。)。,39。,39。 程序 二：第二問(wèn)南面屋頂最佳方位角計(jì)算及繪圖 matlab 程序 clear clc A=xlsread(39。%各角度的輻射總量 end。 Ht=Hb.*sina+Hd*(1+M(i,1))/2+Hh*(1M(i,1))*。 for i=1:100 the=[0]。 ca=(sin(c)sun*sin(w))./(cos(a)*cos(w))。 a=asin(sun)。 c=c39。 end。 for n=1:365 for i=1:24 C=*sin(2*pi*(284+n)/365)*pi/180。 time=time39。 end。 for n=1:365 for ts=0:23 Time=15*(ts12)*pi/180。 w=*pi/180。%屋頂面傾角正弦值 M=M39。 M=cos(theta)。 tofind=[]。 Hb=A(:,3)。 Hd=A(:,2)。E04:G876339。逐時(shí)氣象參數(shù) 39。C:\Documents and Settings\Administrator\桌面 \cumcm2020B 附件 4_山西大同典型氣象年逐時(shí)參數(shù)及各方向輻射強(qiáng)度 39。 %屋頂接受的輻射總量 shibu=real(Ht)。 sina=1(1cosa.^2).^(1/2)。%方位角余弦值 sa=sin(time).*cos(c)./cos(a)。%太陽(yáng)高度角矩陣。%赤尾角 sun=sin(w)*c+cos(w)*cos(c).*cos(time)。 end。 c=[c,C]。%時(shí)角 c=[]。 end。 time=[time,Time]。%太 原緯度 time=[]。%屋頂面傾角余弦值 N=1200/((6400^2+1200^2)^(1/2))。 Hb=A(:,3)。 Hd=A(:,1)。E04:G876339。逐時(shí)氣象參數(shù) 39。C:\Documents and Settings\Administrator\桌面 \cumcm2020B 附件 4_山西大同典型氣象年逐時(shí)參數(shù)及各方向輻射強(qiáng)度 39。 Ht=Hb.*sina+Hd*(1+M)/2+Hh*(1M)*。 cosa=(sin(w)*Mcos(w)*N*ca).*sin(c)+(cos(w)*M+sin(w)*N*ca).*cos(c).*cos(time)+N*sa.*cos(c).*sin(time)。 ca=(sin(c)sun*sin(w))./(cos(a)*cos(w))。 a=asin(sun)。 c=c39。 end。 for n=1:365 for i=1:24 C=*sin(2*pi*(284+n)/365)*pi/180。 time=time39。 end。 for n=1:365 for ts=0:23 Time=15*(ts12)*pi/180。%屋頂面傾角正弦值 w=*pi/180。 M=6400/((6400^2+1200^2)^(1/2))。 Hh=A(:,1)。)。,39。,39。 八．附錄 附錄一： 程序 一：第一問(wèn)南面屋頂輻射量計(jì)算 matlab程序 clear clc A=xlsread(39。房屋頂部大量安裝太陽(yáng)能熱水器等初 級(jí)太陽(yáng)能利用設(shè)備已不能滿(mǎn)足廣大用戶(hù)的生活要求，人們更注重房屋居所的通風(fēng)采暖以及太陽(yáng)能供電等一體化的綜合型多功能房屋建筑。 2. 實(shí)際情況中，組件的性能受溫度、氣候影響的比較大，在建立模型的時(shí)候通過(guò)假設(shè)不予考慮，這會(huì)與實(shí)際結(jié)果存在一定的誤差。 3. 在設(shè)計(jì)小屋時(shí)，引入各墻面單位面積利潤(rùn)作為設(shè)計(jì)小屋的各墻面權(quán)重，實(shí)現(xiàn)了小屋的效益的最大提高。 六．模型的評(píng)價(jià)與推廣 模型的優(yōu)點(diǎn)： 1. 本模型 簡(jiǎn)單易行，較好 地 解決了太陽(yáng)能小屋表面光伏電池陣列的優(yōu)化鋪設(shè)問(wèn)題。 通過(guò)與問(wèn)題 一相同的方法計(jì)算南面屋頂架空方式下的經(jīng)濟(jì)效益為： 元，所以太陽(yáng)能小屋在光伏電池 35 年壽命期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益為： 元 。 太陽(yáng)能小屋相關(guān)效益的計(jì)算 1） 太陽(yáng)能 小屋在光伏電池 35 年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量 架空方式鋪設(shè)下太陽(yáng)能小屋的南面墻面和西面墻面與問(wèn)題一一樣依舊采用貼附安裝方式，小屋的發(fā)電總量的等于該三個(gè)方向的墻面各自的發(fā)電總量之和，所以由 表 3 中已給出貼附安裝方式 各個(gè)方向墻面的發(fā)電總量， 南面墻面為 kWh，西面墻面為 kWh，通過(guò)與問(wèn)題一相同的方法計(jì)算南面屋頂架空方式下的總發(fā)電量為： kWh，所以 太陽(yáng)能 小屋在光伏電池 35 年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量為 kWh。 圖 101：南面墻面的光伏陣列 圖 102：南面墻面光伏分組陣列的連接 南面墻面光伏陣列利用了 18 塊 B3 電池和 6 塊 C2 電池，選擇了逆變器 SN15；南面墻面的光伏分組陣列的連接為： 6 個(gè) B3 串聯(lián)為一組、 3 個(gè) C2 串聯(lián)為一組，然后每組進(jìn)行并聯(lián)，最后連接逆變器 SN15。 其中 1z 為室內(nèi)使用空間最低凈空高度距地面高度 ， 2z 建筑屋頂最高點(diǎn)距地面高度 ，x 為小屋的較短邊， y 為小屋的較長(zhǎng)邊， 1w 南墻的開(kāi)窗面積， 2w 東西兩墻開(kāi)窗的總面積 ，3w 北墻的開(kāi)窗總面積 。239。239。 239。+ + 239。239。239。239。 239。 問(wèn)題三模型的建立和求解 太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì) 在滿(mǎn)足小屋建筑要求的基礎(chǔ)上，使鋪設(shè)的光伏電池陣 列的 經(jīng)濟(jì)效益 盡可能大的約束設(shè)計(jì)太陽(yáng)能小屋 。所以我們就分 0~10 年、 10~25 年、 25~35 年這三個(gè)階段來(lái)看小屋經(jīng)濟(jì)收益的情況，再來(lái)和其成本來(lái)進(jìn)行比較，最后確定太陽(yáng)能小屋投資的回收年限。 （ 2）太陽(yáng)能小屋在光伏電池 35 年壽命期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益 由于鋪設(shè)太陽(yáng)能小 屋時(shí)，我們只鋪設(shè)東面墻面、西面墻面、南面屋頂三個(gè)方向的墻面，所以小屋光伏電池 35 年壽命期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益也就相當(dāng)于這三面墻 35 年內(nèi)經(jīng)濟(jì)效益的總量之和，而在 3中已給出 各個(gè)方向墻面的經(jīng)濟(jì)效益， 南面墻面為 元 ， 西面墻面為 元，南面屋頂為 元 ， 所以小屋 35 年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益為 元。我們由 得到了電池板的最優(yōu)傾斜角 和最優(yōu)方位角 ，如果按照該種形式進(jìn)行架空鋪設(shè)則墻面接受的輻射總量將由一定幅度的提升，因此由問(wèn)題一所列出的電池的優(yōu)先選擇排序就不一定符合問(wèn)題二的需要了，所以，我們利用增大了的輻射總量對(duì)南面屋頂再次做電池的優(yōu)先選擇排序（由于實(shí)際情況的限制，就沒(méi)有必要做南面墻面和西面墻面的架空處理了），詳細(xì)的過(guò)程操作同問(wèn)題一，然后我們得到新的南面屋頂?shù)膬?yōu)先選擇的排序中， A3 電池依舊位于第一的位置，所以，南面屋頂?shù)淖顑?yōu)鋪設(shè)與問(wèn)題一相同，見(jiàn)圖 51 和圖 52。針對(duì)建立的模型進(jìn)行的函數(shù)運(yùn)算我們將應(yīng)用 Matlab軟件來(lái)處理（處理的源程序見(jiàn)附錄 2）并得到了輻射總量隨電池方位角大小變化而變化的圖像即該函數(shù)變化的曲線(xiàn)圖，見(jiàn)圖 7： 4 3 2 1 0 1 2 3 40 . 80 . 911 . 11 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 . 8x 1 06X : 0 . 3 9 4 7Y : 1 . 7 1 2 e + 0 0 6 圖 7：電池板 單位面積所受到的輻射總量隨電池板方位角變化的圖像 從圖 1 中我們不難看出，當(dāng)電池的方位角角為 ， 單位面積所受到的輻射總量達(dá)到峰值，所以
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