太陽(yáng)能小屋的優(yōu)化設(shè)計(jì)(參考版)
2025-07-02 23:48本頁(yè)面
【正文】 。[4] 蘇建徽，余世杰，趙為等，硅太陽(yáng)電池工程用數(shù)學(xué)建模，太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2005。[2] 伊格尼齊奧JP，單目標(biāo)和多目標(biāo)系統(tǒng)線性規(guī)劃，上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1986。六、 模型評(píng)價(jià) 模型的優(yōu)點(diǎn)1）問題一采用多目標(biāo)規(guī)劃模型計(jì)算出的結(jié)果更加客觀，更加可信；2）模型二采取了架空的方式安裝光伏電池，大大的提高了電池正對(duì)陽(yáng)光面的光 照面積 模型的缺點(diǎn)1）模型一，只運(yùn)用一種型號(hào)的太陽(yáng)能電池去鋪小屋的每一面，不夠精確；2）問題二中，采用架空的鋪設(shè)方案，會(huì)影響到其它面的采光，會(huì)在其它面上產(chǎn)生陰影； 3） 問題三中，我們對(duì)太陽(yáng)能小屋只設(shè)計(jì)了一個(gè)窗戶，一個(gè)門。圖十三 小屋外設(shè)圖圖十四 東立面電池鋪設(shè)圖圖十五 南立面頂部電池鋪設(shè)圖 圖十六 南立面電池鋪設(shè)圖 圖十七 西立面電池鋪設(shè)圖 通過對(duì)數(shù)據(jù)的求解，我們求出了太陽(yáng)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：表八 構(gòu)建太陽(yáng)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屋頂所選電池及個(gè)數(shù)A121A12A121A142所選逆配器以及數(shù)量SN151SN131SN151SN171電池花費(fèi)（元）逆變器花費(fèi)（元）22000103002200043750總花費(fèi)（元）一年發(fā)電總量35年發(fā)電總量929314單位發(fā)電量的費(fèi)用經(jīng)濟(jì)效益由上表。3） 小屋尺寸約束： 其中，分別見圖十一所示長(zhǎng)度 圖十二 小屋參數(shù)尺寸圖該模型的目標(biāo)函數(shù)是： 其中： 根據(jù)以上約束條件，我們用visio軟件畫出了小屋外設(shè)圖，見圖十三。 對(duì)于小屋形狀的設(shè)計(jì)，我們采用屋身形狀為梯形，正面朝向東南方向，根據(jù)大同市的緯度可知，屋頂前面朝向此方向接受的光照強(qiáng)度最強(qiáng)、時(shí)間最長(zhǎng)，光照強(qiáng)度最強(qiáng)是因?yàn)樘?yáng)在日出時(shí)刻太陽(yáng)光垂直射入東南墻面，圖形表示如下：對(duì)于圖形的設(shè)計(jì)過程，我們列出了以下約束條件：1）建筑總投影面積約束：包括太陽(yáng)光照背面陰影部分面積和小屋本身占地表的面積，由于地球的自轉(zhuǎn)，可將太陽(yáng)建筑總投影區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)圓形，其中，該陰影部分半徑為：其中，為小屋最長(zhǎng)變邊的長(zhǎng)度，為太陽(yáng)高度角，為建筑屋頂最高點(diǎn)距地面高度。如下所示： 圖十一 頂端優(yōu)化后電池組件連接圖（35個(gè)A3電池） 問題三是要在滿足一定約束條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的太陽(yáng)能小屋，并對(duì)小屋外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，使小屋得全能太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電總量盡可能大，而單位發(fā)電量的費(fèi)用盡可能小?；厥漳晗蓿合旅鎸⒂?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 其中41877，通過Matlab解得 ，所以使用太陽(yáng)能發(fā)電，建造太陽(yáng)能小屋最少在19年的時(shí)候就能收回成本。由上表可看出：給頂端進(jìn)行同一型號(hào)的電池鋪設(shè)時(shí)，使用A3達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益最好，此時(shí)，綜合模型一中東面墻、西面墻，南面墻的各個(gè)參數(shù)得出下列表格：小屋方向東向南向西向屋頂所選電池及個(gè)數(shù)A118A310A120A335所選逆配器以及數(shù)量SN141SN131SN132SN171電池花費(fèi)（元）逆變器花費(fèi)（元）15300103002060043750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 表七：優(yōu)化后太陽(yáng)能小屋發(fā)電量和其產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益由上表。根據(jù)逆配器的花費(fèi)以及電池的話費(fèi)求出總花費(fèi)，進(jìn)而求出單位發(fā)電量的費(fèi)用。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。如下圖所示： 表五：在頂端鋪設(shè)每一種型號(hào)各個(gè)的電池的數(shù)量電池型號(hào)A1A2A3A4A5A6B1B2數(shù)量3524352828242824電池型號(hào)B3B4B5B6B7C1C2C3數(shù)量2828242424324832電池型號(hào)C4C5C6C7C8C9C10C11數(shù)量323237762118714514542然后，通過Matlab求出太陽(yáng)高度角的正弦值和太陽(yáng)方位角的余弦值，進(jìn)一步求出太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。首先，求出頂端朝南面和頂端朝北面的面積之和為。因此，需對(duì)其進(jìn)行限制，使其每一面墻只鋪一種型號(hào)的電池。在實(shí)際鋪設(shè)中，第面能鋪電池的面積應(yīng)小于其實(shí)際能被鋪的面積。由于朝向與傾角均發(fā)生變化時(shí)，太陽(yáng)產(chǎn)生的輻照強(qiáng)度不同，本模型采用積分對(duì)輻照強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。 模型二的建立問題二是在問題一的基礎(chǔ)上考慮到了電池板的朝向與傾角均會(huì)影響到光伏電池的工作效率，并只對(duì)房屋頂端采用架空方式安裝光伏電池。通過對(duì)問題一的分析、附件數(shù)據(jù)和資料的研究，建立了模型一。圖九 鋪設(shè)A1型號(hào)太陽(yáng)能電池的頂端朝南面
外語(yǔ)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1