【正文】 6陽(yáng)光總輻射強(qiáng)度00000時(shí)間節(jié)點(diǎn)789101112陽(yáng)光總輻射強(qiáng)度時(shí)間節(jié)點(diǎn)131415161718陽(yáng)光總輻射強(qiáng)度時(shí)間節(jié)點(diǎn)192021222324陽(yáng)光總輻射強(qiáng)度000進(jìn)而利用公式求解出電池板朝向的偏角。由表12知，下午2時(shí)的陽(yáng)光總輻射強(qiáng)度是最大的。之間。之間，可以得到電池板朝向的偏角的取值范圍在176。（2） 電池板朝向偏角的確定首先，時(shí)角的計(jì)算公式為其中ts取14時(shí)；赤緯角計(jì)算公式近似為其中n 取夏季的日期序號(hào)，即182~274；太陽(yáng)高度角的計(jì)算公式為對(duì)于太陽(yáng)方位角A有對(duì)于傾角，入射角，即太陽(yáng)高度角，光線入射方向與電池板法線方向的夾角有如下關(guān)系式成立所以與電池板朝向的偏角關(guān)系如下而可知所以首先，方位角A的取值范圍在90176。4）統(tǒng)計(jì)傾角的頻數(shù)，頻數(shù)最大的即為所求的最優(yōu)傾角。2）以傾角作為自變量，其某天某時(shí)刻的總輻射強(qiáng)度作為因變量，可知得到8760個(gè)函數(shù)。增加到90176。4．2．2 問題2模型的建立（1） 電池板傾角的確定1. 傾角求解思想：對(duì)于最優(yōu)傾角求解，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方面的知識(shí)，對(duì)于多次求解得到的傾角值，統(tǒng)計(jì)每個(gè)傾角的值的頻數(shù)，其中頻數(shù)最大的即為所求。4．2 考慮架空方式安裝光伏電池4．2．1 解決問題2的思路對(duì)于架空方式安裝光伏電池組件對(duì)小屋外表面進(jìn)行鋪設(shè)的問題，我們解決此問題的思路是：找出較優(yōu)的電池板的朝向與傾角。根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案可以求出北立面鋪設(shè)總成本，以及在35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟(jì)效益、以及投資的回收年限。類型光伏電池的連接方式如圖18圖18 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為12個(gè)光伏電池并聯(lián)；選擇類型為的逆變器。6）西立面光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)結(jié)果1. 光伏電池的鋪設(shè)方案，如圖16圖16 西立面光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)圖西立面的鋪設(shè)優(yōu)先選擇性價(jià)比最高的類型的光伏電池板，其次剩余面積應(yīng)該選擇性價(jià)比最高的薄膜電池，但是，由于北立面的門窗較多，剩余面積少，以至于不能鋪設(shè)等類型的電池板，所以在剩余面積的約束下，選擇能夠鋪設(shè)的薄膜電池類型，在其中我們選擇了性價(jià)比最優(yōu)的類型的電池板，由上圖可以看出，西立面的鋪設(shè)選擇類型的光伏電池板共10塊；選擇類型的電池板共12塊。根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，可以求出南立面鋪設(shè)總成本，以及在35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟(jì)效益、以及投資的回收年限。類型光伏電池的連接方式如圖15圖15 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為6個(gè)光伏電池并聯(lián)；選擇類型為的逆變器。5）東立面光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)結(jié)果1. 光伏電池的鋪設(shè)方案，如圖13圖13 東立面光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)圖東立面的鋪設(shè)優(yōu)先選擇性價(jià)比最高的類型的光伏電池板，其次剩余面積應(yīng)該選擇性價(jià)比最高的薄膜電池，剩余面積少，以至于不能鋪設(shè)等類型的電池板，所以在剩余面積的約束下，選擇能夠鋪設(shè)的薄膜電池類型，在其中選擇性價(jià)比最優(yōu)的類型電池板，由上圖可以看出，朝南屋頂?shù)匿佋O(shè)選擇類型的光伏電池板共9塊；選擇類型的電池板共6塊。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表9表9 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號(hào)13逆變器型號(hào)SN13直流輸入電壓允許范圍180~300交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式串聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，朝北屋頂選擇型號(hào)為的逆變器，5個(gè)類型光伏電池串聯(lián)并采用型號(hào)為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。 4）朝北屋頂光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)結(jié)果1. 光伏電池的鋪設(shè)方案，如圖11圖11 朝北屋頂光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)圖朝北屋頂?shù)匿佋O(shè)優(yōu)先選擇性價(jià)比最高的類型的光伏電池板，其剩余面積很小，不能再鋪任何其它類型的光伏電池板，所以我們僅用類型的光伏電池板進(jìn)行鋪設(shè)，由上圖可以看出，朝北屋頂?shù)匿佋O(shè)選擇類型的光伏電池板共5塊。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表8表8 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號(hào)1431逆變器型號(hào)SN14SN3SN1直流輸入電壓允許范圍180~30042~6421~32交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式5個(gè)一組串聯(lián)再并聯(lián)并聯(lián)并聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，朝南屋頂選擇型號(hào)為、的逆變器，其中，43個(gè)類型光伏電池并聯(lián)采用型號(hào)為的逆變器；7個(gè)類型光伏電池并聯(lián)采用型號(hào)為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。2. 朝南屋頂逆變器的選擇根據(jù)南立面中所提出的算法得出各電池連接方式及逆變器選擇結(jié)果類型光伏電池的連接方式如圖9圖9 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為5個(gè)光伏電池串聯(lián)再與另外3組并聯(lián)，這樣的連接方式有2組；選擇類型為的逆變器，剩下的3個(gè)類型光伏電池采用并聯(lián)的方式，選擇類型為的逆變器。根據(jù)公式（1）可得出，；根據(jù)公式（2）可得出，南立面第一年發(fā)電量為，35年的發(fā)電總量為，第一年的經(jīng)濟(jì)效益為元，35年的經(jīng)濟(jì)效益為元，根據(jù)結(jié)果可知，其投資無(wú)法回收。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表7表7 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號(hào)1431逆變器型號(hào)SN14SN3SN1直流輸入電壓允許范圍180~30042~6421~32交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式5個(gè)一組串聯(lián)再并聯(lián)無(wú)連接并聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，北立面選擇型號(hào)為、的逆變器，其中，5個(gè)類型光伏電池串聯(lián)再與另外5個(gè)串聯(lián)的類型光伏電池并聯(lián)采用型號(hào)為的逆變器；1個(gè)類型光伏電池采用型號(hào)為的逆變器，6個(gè)并聯(lián)采用型號(hào)為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。剩下一個(gè)類型光伏電池單獨(dú)連接一個(gè)逆變器，選擇類型為的逆變器。2）北立面光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)結(jié)果1. 光伏電池的鋪設(shè)方案，如圖5圖5 北立面光伏電池的鋪設(shè)方案設(shè)計(jì)圖北立面的鋪設(shè)優(yōu)先選擇性價(jià)比最高的類型的光伏電池板，其次剩余面積應(yīng)該選擇性價(jià)比最高的薄膜電池，但是，由于北立面的門窗較多，剩余面積少，以至于不能鋪設(shè)等類型的電池板，所以在剩余面積的約束下，選擇能夠鋪設(shè)的薄膜電池類型，在其中我們選擇了性價(jià)比最優(yōu)的類型的電池板，由上圖可以看出，南立面的鋪設(shè)選擇類型的光伏電池板共11塊；選擇類型的電池板共6塊。具體電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況如表6表6 電池組件分組陣列容量及選配逆變器具體情況表逆變器序號(hào)41逆變器型號(hào)SN4SN1直流輸入電壓允許范圍42~6421~32交流允許輸出功率電池組件分組陣列容量電池組件連接方式并聯(lián)并聯(lián)電池輸入電壓電池所需功率由上表所示，南立面選擇型號(hào)為和的逆變器，其中，7個(gè)類型光伏電池并聯(lián)采用型號(hào)為的逆變器；15個(gè)類型光伏電池并聯(lián)采用型號(hào)為的逆變器，可以使輸入電壓在允許范圍內(nèi)并且滿足所需功率要求。（2）各電池連接方式及逆變器選擇結(jié)果類型光伏電池的連接方式如圖3圖3 類型光伏電池的連接方式如上圖所示，類型光伏電池的連接方式為7個(gè)光伏電池并聯(lián)；選擇類型為的逆變器。枚舉法可行是由于每面墻使用的每種類型的光伏電池個(gè)數(shù)較少，枚舉可能情況較少，故枚舉法具有可操作性。2. 南立面逆變器的選擇（1）算法設(shè)計(jì)已知各型號(hào)光伏電池使用的數(shù)量，枚舉出所有串并聯(lián)的組合的情況，分別計(jì)算所有情況所使用逆變器的價(jià)格，從所有價(jià)格中尋找到最低價(jià)格。對(duì)于屋頂側(cè)面三角形部分，也采取同樣的策略，盡可能鋪設(shè)性價(jià)比高的電池板，剩余部分再選擇性價(jià)比高的其它類型的光伏電池板。對(duì)于屋頂側(cè)面三角形部分，也采取同樣的策略，盡可能鋪設(shè)性價(jià)比高的電池板，剩余部分再選擇性價(jià)比高的其它類型的光伏電池板，對(duì)于側(cè)面門的問題，處理方法是在鋪設(shè)過程中避開即可。所以，任意傾斜平面上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度根據(jù)上述公式，可得出屋頂上輻射的總強(qiáng)度，MATLAB程序見附錄1，部分?jǐn)?shù)值如表5表5 屋頂上輻射的總強(qiáng)度排列表日期1月1日1月1日1月1日…12月31日12月31日12月31日時(shí)刻91011…161718屋頂總輻射強(qiáng)度…由附表4各個(gè)立面的總輻射強(qiáng)度的對(duì)比可知，南立面接受的總輻射強(qiáng)度最多，可推知朝南屋頂接受的總輻射強(qiáng)度也很大，所以在光伏電池的選擇過程中，朝南屋頂要選擇發(fā)電最多的電池以追求利益的最大化，即要選擇轉(zhuǎn)換效率最大的光伏電池，對(duì)于朝南屋頂天窗，在鋪設(shè)時(shí)避開即可；對(duì)于朝北屋頂，由附表4各個(gè)立面的總輻射強(qiáng)度的對(duì)比可知，北立面接受的總輻射強(qiáng)度較少，可推知朝北屋頂接受的總輻射強(qiáng)度也較小，所以在光伏電池的選擇過程中，考慮選擇性價(jià)比高的電池率先鋪設(shè)。其中 表3 各類型光伏電池性價(jià)比排列表排列序號(hào)123…2021電池編號(hào)A2A6A1…C3C7轉(zhuǎn)換功率大小…在剩余面積上，鋪設(shè)性價(jià)比高的其它類型電池，由于剩余面積較小，所以要選擇性價(jià)比高的薄膜電池進(jìn)行鋪設(shè)，薄膜電池的性價(jià)比部分排列如表4表4 薄膜電池性價(jià)比排列表排列序號(hào)123…1011電池編號(hào)C9C4C6…C3C7轉(zhuǎn)換功率大小…3. 屋頂?shù)墓夥姵氐匿佋O(shè)方案設(shè)計(jì)（1）符號(hào)說(shuō)明： 法向太陽(yáng)輻射強(qiáng)度；： 水