太阳能小屋的优化设计(编辑修改稿)

太阳能小屋的优化设计(编辑修改稿)内容摘要：

66 272 528 97 C8 86 100 92 153 444 48 C9 50 60 56 96 176 30 C10 79 75 65 122 196 36 C11 17 13 9 28 52 6 然后，求出每个面的光照强度。 对于，东、西、南、北面的辐射强度即为附件四中相对应的东向总辐射强度、西向总辐射强度、南向总辐射强度、北向总辐射强度。 对于，顶面向南以及顶面向北面的辐射强度算法如下：  c o ss in  直总顶面朝南 lll  c o ss in  直散顶面朝北 lll 其中： 1 8 4 2 8 8 5 1 11 2 0 0s in  9 8 2 8 7 1 5 1 16 4 0 0c o s  8 6 3 7 8 1 3 8 91 2 0 0s in  5 0 3 8 7 2 3 8 97 0 0c o s   为顶端朝南的斜面与水平面的夹角，  为顶端朝北与水平面的夹角。 根据每个型号的面积以及转化效率利用 Excel 求出了每个型号的电池在每个面上的发电总量。 分析数据得出，每个面上发电总量最多的电池型号，如下表： 表三 6 个面上发电总量最多的电池型号及其在每个面上的发电总量 由附件一中逆变器的选择可知， 光伏阵列的最大功率不能超过逆变器的额定容量。 并且 光伏分组阵列的端电压应满足逆变器直流输入电压范围，当电压低于其范围下限时，逆变器将停止运行。 逆变器的选配容量应≥光伏电池组件分组安装的容量 ，即 )6,...,2,1(  iPaP kijj。 由于所有光伏组件在 0~35 年内的效率不同，故假设 a 为一年的发电总量， x表示 1,2， ......， 35 年，则在第 x 年光伏电组发电总量为  3525 2510 0 . 910)(x10101 xaxxxxaxxax总 公式求解程序见附录（一），由此公式可以算出 35 年内的发电总量。 通过对数据的求解，我们求出了太阳能 一年 发电总量 、 35 年的发电总量以及单位发电量的费用和经济效益，具体数据及分析见下表 ： 表四 太阳能小屋发电量和其产生经济效益 分析表四中数据可知：小屋北向的经济收益为负值，说明它没有获利。 因此，在后面分析和计算中均可不考虑小屋北向的数据。 小屋剩余五个方向中，阳面（顶端朝南面）由于其铺设面积较大，阳光接受面也较大，产生的经济效益是五个面中最高的。 除此之外，本文还将北向之外的五个面总花费进行了求和，总花费为 元。 得出 35 年 总发电量为： 度， 单位发电量的花费为： 东面 西面 南面 北面 朝南 朝北 电池型号 A1 A1 A3 A3 A3 A4 发电总量 小屋方向 东向 南向 西向 北向 朝南面 朝北面 所选电池及个数 A118 A310 A120 A318 A144 A46 所选逆配器以及数量 SN141 SN131 SN132 SN171 SN171 SN131 电池花费（元） 逆变器 花费（元） 15300 10300 20600 43750 43750 10300 总花费（元） 一年发电总量 35年发电总量 单位发电量的费用 经济效益 元。 年发电量总和为 度， 35 年产生的经济效益总和为 元，是年总花费的两倍多。 因此，我们在对小屋每一面进行铺设时应使顶端朝南面铺设面积尽可能的大。 回收年限： 由于题目要求 计算出小屋光伏电池 35 年寿命期内投资的回收年限 ，总花费为 ， 总 为 第 x 年光伏电组发电总量， 则可得： 6 6 8 5 总 又由于 3525 2510 0 . 910)(x10101 xaxxxxaxxax总 故 解得 19min x ，所以使用太阳能发电，建造太阳能小屋最少在 19年的时候就能收回成本。 根据山西省大同市的气象数据， 在 仅考虑贴附安装方式 条件下，通过建立模型一计算和分析得出 相应的逆变器的数量 ，根据电池串并联的要求、逆配器的选择要求、电压、电流的 电相应约束，组装出了电池组件连接图。 如下所示： 图一 东墙 电池组件连接图（ 18 个 A1 电池 ） 图二 西墙相 电池组件连接图（ 20 个 A1 电池 ） 图三 南墙 电池组件连接图（ 10 个 A3 电池 ） 图四 顶部朝北面 电池组件连接图（ 6 个 A4 电池 ） 图五 顶部朝南面 电池组件连接图（ 44 个 A1 电池 ） 在 仅考虑贴附安装方式 前提下，本文通过上面得出的数据用计算机模拟出合适的 光伏电池组件 ， 并 对小屋的部分外表面进行铺设。 铺设图如下： 图 六 铺设 A1 型号太阳能电池的东 墙 门A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1如图七所示， 东墙是用了 18块 A1 型号的太阳能电池板铺设的， 其中门和其它小部分未铺设。 图七 铺设 A3 型号太阳能电池的 南墙 屋 顶窗 户门窗 户A 3A 3A 3A 3A3A3A 3A 3A3A3 如图八所示，南墙是用了 10块 A3 型号的太阳能电池板铺设的，其中两个窗户和门还有小部分未铺设。 图八 铺设 A1 型号太阳能电池的 西墙 A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1 如图 九 所示， 西 墙是用了 20块 A1 型号的太阳能电池板铺设的，其中还有小部分未铺设。 图九 铺设 A1 型号太阳能电池的 顶端朝南面 A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1凹槽A1 如图 十 所示， 顶端朝南面 是用了 44 块 A1型号的太阳能电池板铺设的，其中顶部有小部分未铺 设。 图十 铺设 A4 型号太阳能电池的 顶端朝北面 A 4 A 4 A 4 A 4 A 4 A 4 如图 十一 所示， 顶端朝北面 是用了 6块 A4 型号的太阳能电池板铺设的， 几乎平铺铺满。 通过对问题一的分析、附件数据和资料的研究，建立了模型一。 在仅考虑贴附安装的情况下，对模型一进行了求解，最终 选定 了合适的 光伏电池组件，并根据电池组件分组数量和容量，。