太陽能小屋的優(yōu)化設(shè)計-閱讀頁
2024-09-18 11:56本頁面
【正文】 ? ? dttAttql )(co s)(s in243650 ??? ? ? ? 其中， ?????? c osc osc oss ins ins in ????? ， a 為太陽高度角， A 為太陽方位角其它具體參數(shù)參考附件 6。其中 iS?表示第 i 實際能被鋪的面積，則其表達(dá)式如下： ?? ??241j ijijij Ssax （ 9） 在目標(biāo)一中，由于本文是先用同種型號的太陽能電池板去鋪每一個面。則其表達(dá)式如下： ?? ??241 )6,5,4,3,2,1(,1j ij ix （ 10） 假設(shè) jm? 第 j 個型號電池的價錢， ika? 第 i 個面用第 k 個逆變器的個數(shù)， km? 第 k個逆變器的價錢，則太陽能電池和逆變器的總價錢為： ?? ?? ????? 181241 k kikj jij mama （ 11） k? 第 k 個逆變器的轉(zhuǎn)換效率，則第 i 個面總發(fā)電量的轉(zhuǎn)換效率為： ?? ?61i kiW ? （ 12） 由（ 5）、（ 6）可求得逆變器的單個價格為： ?? ??? ???????? 61241181ikij kkikjijiWmamaM? （ 13） 由于太陽角和方位角隨不同的時間在變化，故本文利用積分求解發(fā)電總量，模型如下： 目標(biāo)函數(shù)： )6,5,4,3,2,1(61 ?? ?? iWM a x i i ???61i iMMin 約束條件為： ? ?? ?????????????????????????????????????????????????????????24365024161181241241241c o ss i n6,...,2,1,ji,0ji,1i,)6, . . . . . .2,1(,1.A d ttqltnsaxlWWmamaMiPaPxxSsaxixtsjijjijijiiikikkikjjijikijjijijjijijijjij??型號的電池面不使用表示在第型號的電池面使用表示在第）于其實際能被鋪的面積面能鋪電池的面積應(yīng)小，（第號的電池）（表示每面墻鋪一種型 模型二的求解 根據(jù) 電池板的朝向與傾角均會影響到光伏電池的工作效率 ， 此模型在模型一鋪設(shè)的基礎(chǔ)上，對屋頂進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)面積，求出這個新面上能夠鋪設(shè)的每一種型號電池的數(shù)量。對數(shù)據(jù)用 Excel 進(jìn)行分析， 根據(jù)附件一中逆變器的選擇可知， 光伏陣列的最大功率不能超過逆變器的額定容量 。逆變器的選配容量應(yīng)≥光伏電池組件分組安裝的容量 ，即)6, . . . ,2,1( ??? iPaP kijj 等約束條件選擇出了滿足條件的 逆配器以及其個數(shù)。 由于所有光伏組件在 0~35 年內(nèi)的效率不同，故假設(shè) a 為一年的發(fā)電總量， x 表示1,2， ......， 35 年，則在第 x 年光伏電組發(fā)電總量為 ? ???????????????????3525 2510 0 . 910)(x10101 xaxxxxaxxax總? 通過對數(shù)據(jù)的求解，我們求出了頂端在不同型號電池下，太陽能 一年發(fā)電總量 、 35 年的發(fā)電總量以及單位發(fā)電量的費用和經(jīng)濟(jì)效益，具體數(shù)據(jù)及分析見下表 ： 表六 每個型號電池在頂部產(chǎn)生的效益分析表 個數(shù) 逆變器 總價格 單位發(fā) 電 量的費用 35年的 發(fā)電總量 經(jīng)濟(jì)效益 A1 35 SN17 A2 24 SN14 * 2 A3 35 SN17 A4 28 SN16 A5 28 SN16 A6 24 SN14 *2 B1 28 SN16 145558 B2 24 SN14 *2 145032 B3 28 SN16 122612 B4 28 SN16 135128 B5 24 SN16 135128 B6 24 SN16 140492 C1 24 SN16 124400 C2 32 SN14 62980 C3 48 SN14 C4 32 SN14 62980 C5 32 SN14 58212 C6 32 SN14 62980 C7 377 SN13 C8 621 SN14 C9 187 SN13 C10 145 SN13 36226 C11 145 SN13 36226 42 SN7 41490 通過對上表進(jìn)行分析，要在滿足約束條件下，使小屋的全年太陽能光伏發(fā)電總量盡可能大，而單位發(fā)電量的費用盡可能少，只有是經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大才能滿足此要求。 35 年發(fā)電量總和為 度， 一年發(fā)電總量 為 41877度， 35 年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益總和為 元，比較模型一多了 元，單位發(fā)電量費用為 元。 然后， 根據(jù)山西省大同市的氣象數(shù)據(jù)， 在 僅考慮貼附安裝方式 條件下，通過建立模型一計算和分析得出 相應(yīng)的逆變器的數(shù)量 ，根據(jù)電池串并聯(lián)的要求、逆配器的選擇要求、電壓、電流的電相應(yīng)約束，組裝出了頂部電池組件連接圖。很顯然，這一問同前兩問一樣是一個多目標(biāo)規(guī)劃模型，但在前兩問的基礎(chǔ)上增加了一些對小屋設(shè)計規(guī)格的約束條件。 2） 建筑采光 約束：由于小屋的南墻和東墻 方向接受的光照強度最強、時間最長，為了使小屋的南墻和東墻所鋪的光伏電池盡可能多的接收太陽光照，我們規(guī)定南墻和東墻沒有窗戶，而小屋北向面接收日光最少，所以把門和窗戶都設(shè)計在北立面，根據(jù)附件 7 的要求，我們列出了如下約束： ????????????????????002/*)(.541322111sssssdxxssssts 其中， 1s 為小屋建筑面積， 2s 、 3s 、 4s 、 5s 分別為南立面、北立面、西立面和東立面的窗戶面積， 1x ， 2x 為圖十二 對應(yīng)的長度。同時，我們設(shè)計出了小屋的外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，并給出了鋪設(shè)方式，對于光伏電池的選擇，我們通過對第一二問的計算，確定所有的墻面上都鋪設(shè) A1（ A 單晶硅電池）小屋的各個外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池圖示分別見圖十四到圖十七。 35 年發(fā)電量總和為 度， 一年發(fā)電總量 為 41877度， 35 年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益總和為 元，單位發(fā)電量費用為 元。 參考文獻(xiàn) [1] 蘇金明，阮沈勇 ， MATLAB 實用教程 ， 北京 ： 電子工業(yè)出版社 ， 。 [3] 成思危，胡清淮，劉敏 ， 大型線性目標(biāo)規(guī)劃及應(yīng)用 ， 鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出 版社， 2020。 [5] 劉曉艷，祈新梅，鄭壽森等，局部陰影條件下光伏陣列仿真模型的研究，系統(tǒng)仿真學(xué)報， 2
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