太陽(yáng)能小屋的設(shè)計(jì)(數(shù)學(xué)建模論文)-在線(xiàn)瀏覽
2024-10-28 19:55本頁(yè)面
【正文】 ：各季度每時(shí)段平均輻射值 時(shí)刻 水平面總輻射強(qiáng)度 東向總輻射 強(qiáng)度 南向總輻射 強(qiáng)度 西向總輻射 強(qiáng)度 北向總輻射 強(qiáng)度 第一季度每天的平均光照 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 第二季度每天的平均光照 8 9 10 11 5 12 13 14 15 16 17 第三季度每天的平均光照 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 第四季度每天的平均光照 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 由題意知 :A 類(lèi)電池在光照強(qiáng)度大于 200 時(shí)的轉(zhuǎn)化率比較高，轉(zhuǎn)化率基本在 %— %之間。由于要考慮到逆變器的最低啟動(dòng)功率， 因此 此時(shí) A類(lèi)電池不發(fā)電。 對(duì)于 C類(lèi)電池，轉(zhuǎn)化率在 %— %之間，低于 A、 B 類(lèi)電池，但其在光照強(qiáng)度小于 30時(shí)才停止發(fā)電 ，并且隨光強(qiáng)度變化不大，穩(wěn)定性強(qiáng) 。利用 四個(gè)季節(jié) 的 四組 數(shù)據(jù)， 對(duì) 小屋的每一面墻分別用 A， B，C 類(lèi)型的電池， 為了 使小屋的全年太陽(yáng)能光伏發(fā)電總量盡可能大， 在暫時(shí)不考慮逆變器成本的情況下，建立單位面積上發(fā)電收益最大模型 ， 即 ： 6 ij ij jW a tL b l????. 由于式中 a 、 t 、 L 、 b 、 jl 都為定量， 只有轉(zhuǎn)換率 ij? 為變量，可知當(dāng)某表面 用 某類(lèi)型的電池 時(shí) ， 應(yīng) 在該類(lèi)型的電池中優(yōu)先使用轉(zhuǎn)換率大的型號(hào)。 根據(jù)表中數(shù)據(jù)整理分別得出東、南、西、北方向的輻射強(qiáng)度分類(lèi)（見(jiàn)附錄），據(jù)此 求出每一面 墻 分別用 A、 B、 C三種類(lèi)型的電池時(shí)的發(fā)電量，對(duì)其發(fā)電總量進(jìn)行比較，對(duì)某一面墻而言?xún)?yōu)先選擇發(fā)電量大的電池類(lèi)型。 各方向滿(mǎn)足條件的光照強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)如下： 表 2：不同范圍的輻射強(qiáng)度總量 30a? 80a? 200a? 東向直射輻射強(qiáng)度總量 南向直射輻射強(qiáng)度總量 西向直射輻射強(qiáng)度總量 7608 北向直射輻射強(qiáng)度總量 0 水平總輻射強(qiáng)度總量 將 A、 B、 C分別運(yùn)用到各墻面上后發(fā)電情況整理得： 表 3： A、 B、 C 單獨(dú)在各墻面上的發(fā)電量 由上面表格中的數(shù)據(jù)可以看出東面應(yīng)選擇 B 類(lèi)型的光伏電池，南 向墻面應(yīng)選擇 A類(lèi)型的光伏電池，西向應(yīng)選擇 B類(lèi)型的光伏電池，北向應(yīng)選擇 B 類(lèi)型的光伏電池。 在前面所求最優(yōu)基礎(chǔ)上，排列為： 表 4各墻面最合適的鋪設(shè) 前頂面 43 塊 A 22塊 C 25塊 C6 1臺(tái) SN1 2臺(tái) SN1 后頂面 6 塊 A 20 塊 C 12 塊 C10 1臺(tái) SN 2臺(tái) SN1 東面 8 塊 B 2 塊 C 42 塊 C7 SN SN1 1C 2B 3A 東向墻面的發(fā)電量 南向墻面的發(fā)電量 西向墻面的發(fā)電量 北向墻面的發(fā)電量 0 屋頂?shù)陌l(fā)電量 7 南面 7 塊 A 11 塊 C2 SN SN3 西面 11 塊 B 1塊 B 25 塊 C7 SN SN1 北面 11 塊 B 7塊 C 19 塊 C7 SN SN1 單獨(dú)對(duì)后頂面考慮盈利問(wèn)題，由于后頂面有一定的角度 ? ，根據(jù)數(shù)據(jù)可以求出 A3電池板 35 年的發(fā)電總量 [3]： ???? c o s)( 313322131 ??????????? nttttscQ )(918 0 7 6 1 3 ????????????? ? hkw?? ， 式中 1t 表示轉(zhuǎn)化率不降低的時(shí)間長(zhǎng)度即為 10 年， 3? 表示后 10 年降低的轉(zhuǎn)化率， n 表示鋪設(shè)的 A3 的數(shù)量。 同后頂面的計(jì)算法，可以求出各個(gè)面的不同類(lèi)型的光伏電池的盈利情況： 東面： 7 1 7 6222222 ?????? RLQW ， 由于優(yōu)先考慮 B2，但 B2 不能盈利所以不再對(duì)別的進(jìn)行求解。 北面： 1 6 4 9 3222222 ?????? RLQW ， 前頂面： 8 8 6 3222222 ????? RLQW 。 在前頂面、南面分別僅在鋪設(shè) A C2 時(shí)，收入才為正，因此在前頂面上只進(jìn)行 A3的鋪設(shè)，南面進(jìn)行 C2的鋪設(shè)，由面積的限制 得到各個(gè)面鋪設(shè)的數(shù)量： 43?前頂n ， 11?南n 。 計(jì)算出一年的電費(fèi)收入，進(jìn)而可求出收回成本的時(shí)間。 收取的電費(fèi)： 8 4 3 6 9 63131 ????? LQC ， 0 1 32323 ????? LQC 。 光伏電池以及逆變器的總成本： 317233311 xxPlnPlnR ???????? 元。 綜上所述： 在僅考慮貼附安裝方式時(shí)，為了得到盡可能大的利潤(rùn)，僅對(duì)前屋頂和南面 進(jìn)行鋪設(shè)，分別鋪設(shè) A C2 類(lèi)型的光伏電池，別的墻面不進(jìn)行鋪設(shè)。 按此鋪設(shè)，根據(jù)光強(qiáng)以及設(shè)備的技術(shù)參數(shù)可以求得： 35年的總發(fā)電量為： hQ ???? w4 5 0 7 5 6 .2 2 k2331 。 當(dāng) CR? 時(shí)， ?t 年，即 27 年后可收回投資。1 1 11，組內(nèi)元件進(jìn)行串聯(lián)，組與組之間進(jìn)行并聯(lián)，并且選擇 SN17 逆變器，圖示如下： 圖 1 前屋頂鋪設(shè)圖 圖 2 南面墻鋪設(shè)圖 10 南面用 11 塊 C2，原件全部并聯(lián)連接，并且選用 SN3 逆變器，圖示如下 : 電池分組 I： 3個(gè) 11個(gè)串聯(lián)，1 個(gè) 10 串聯(lián)，彼此之間并聯(lián) 輸出電壓 =10V 輸出功率 =43W 選逆變器 SN17 電池分組 II： 11 個(gè)并聯(lián) 輸出電壓 =V1 輸出功率 =11W1 選逆變器 SN3 圖 3 前屋頂電池組件連接分組陣列示意圖 圖 4 南墻 面電池組件連接分組陣列示意圖 11 問(wèn)題二：現(xiàn)考 慮朝向于傾角的因素，用架空式安裝光伏電池，對(duì)小屋的部分表面進(jìn)行鋪設(shè) 在太陽(yáng)能應(yīng)用中，為了收集到盡可能多的太陽(yáng)輻射能，選著最佳的采光面是太陽(yáng)能工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。 模型建立 設(shè)傾斜面與水平面的夾角為 ? ，太陽(yáng)光的入射角的計(jì)算公式為： ?????????????? c osc os)c oss i ns i nc os( c oss i n)c oss i nc osc os( s i nc os ???? ???? s inc oss ins in? ， 式中
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