基于固定式的太陽能小屋的設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究-PPt - 副本

1、基于基于固定式的太陽能小屋的設(shè)固定式的太陽能小屋的設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究計(jì)與優(yōu)化研究 導(dǎo)師：劉秀娟導(dǎo)師：劉秀娟 副教授副教授 答辯人：李艷玲答辯人：李艷玲 學(xué)號：學(xué)號：090901024090901024 學(xué)院：理學(xué)院學(xué)院：理學(xué)院 論文的框架論文的框架 研究背景及實(shí)際意義研究背景及實(shí)際意義 主要解決的問題主要解決的問題 模型的分析與評價(jià)模型的分析與評價(jià)研究背景及實(shí)際意義研究背景及實(shí)際意義 人類進(jìn)入人類進(jìn)入2121世紀(jì)，正面臨著化石燃料短缺和生態(tài)環(huán)境污世紀(jì)，正面臨著化石燃料短缺和生態(tài)環(huán)境污染的嚴(yán)重局面，大力發(fā)展可再生資源，走可持續(xù)發(fā)展的道路染的嚴(yán)重局面，大力發(fā)展可再生資源，走可持續(xù)發(fā)展的道路已逐漸成為人

2、們的共識，太陽能是一種清潔無污染的能源，已逐漸成為人們的共識，太陽能是一種清潔無污染的能源，取之不盡，用之不竭，其廣闊的發(fā)展前景使得太陽能發(fā)電成取之不盡，用之不竭，其廣闊的發(fā)展前景使得太陽能發(fā)電成為一個(gè)全球矚目的、具有深遠(yuǎn)意義的研究課題。太陽能光伏為一個(gè)全球矚目的、具有深遠(yuǎn)意義的研究課題。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)具有獨(dú)特的特點(diǎn)，近年來正在飛速的發(fā)展，盡管太發(fā)電技術(shù)具有獨(dú)特的特點(diǎn)，近年來正在飛速的發(fā)展，盡管太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中所占的比例還微不足道，但是隨陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中所占的比例還微不足道，但是隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，其份額將會(huì)逐步的增加，可以著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，其份額將會(huì)逐步

3、的增加，可以預(yù)期，到預(yù)期，到2121世紀(jì)末，太陽能光伏發(fā)電將成為世界能源供應(yīng)的世紀(jì)末，太陽能光伏發(fā)電將成為世界能源供應(yīng)的主體，一個(gè)光輝的太陽能時(shí)代即將到來。主體，一個(gè)光輝的太陽能時(shí)代即將到來。 隨著全球能源問題的日益嚴(yán)重，可持續(xù)能源的利用隨著全球能源問題的日益嚴(yán)重，可持續(xù)能源的利用已經(jīng)成為全世界各個(gè)國家能源發(fā)展的趨勢。太陽能的利已經(jīng)成為全世界各個(gè)國家能源發(fā)展的趨勢。太陽能的利用，有利于世界的環(huán)境保護(hù)，因此如何更進(jìn)一步地提高用，有利于世界的環(huán)境保護(hù)，因此如何更進(jìn)一步地提高太陽能光伏發(fā)電裝置的效率，無論是從科技應(yīng)用的角度，太陽能光伏發(fā)電裝置的效率，無論是從科技應(yīng)用的角度，還是從商業(yè)開發(fā)的角度講都是

4、目前亟待解決的課題。因還是從商業(yè)開發(fā)的角度講都是目前亟待解決的課題。因此本文以山西大同為例，研究如何合理的在小屋的表面此本文以山西大同為例，研究如何合理的在小屋的表面鋪設(shè)不同型號的太陽能光伏電池使得在若干年后小屋產(chǎn)鋪設(shè)不同型號的太陽能光伏電池使得在若干年后小屋產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最大，這是一個(gè)具有深遠(yuǎn)意義的研究課題。生的經(jīng)濟(jì)效益最大，這是一個(gè)具有深遠(yuǎn)意義的研究課題。主要解決的問題主要解決的問題 對下列三個(gè)問題，分別給出小屋外表面光對下列三個(gè)問題，分別給出小屋外表面光伏電池的鋪設(shè)方案，使小屋的全年太陽能光伏伏電池的鋪設(shè)方案，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(fèi)用盡可發(fā)電總量盡可能大

5、，而單位發(fā)電量的費(fèi)用盡可能小，并計(jì)算出小屋光伏電池能小，并計(jì)算出小屋光伏電池3535年壽命期內(nèi)的年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟(jì)效益（當(dāng)前民用電價(jià)按發(fā)電總量、經(jīng)濟(jì)效益（當(dāng)前民用電價(jià)按0.50.5元元/kWh/kWh計(jì)算）及投資的回收年限。計(jì)算）及投資的回收年限。 問題問題1 1：根據(jù)山西省大同市的氣象數(shù)據(jù)，僅考慮：根據(jù)山西省大同市的氣象數(shù)據(jù)，僅考慮貼附安裝方式，選定光伏電池組件，對小屋的部分外貼附安裝方式，選定光伏電池組件，對小屋的部分外表面進(jìn)行鋪設(shè)，并根據(jù)電池組件分組數(shù)量和容量，選表面進(jìn)行鋪設(shè)，并根據(jù)電池組件分組數(shù)量和容量，選配相應(yīng)的逆變器的容量和數(shù)量。配相應(yīng)的逆變器的容量和數(shù)量。 問題問題2 2

6、：電池板的朝向與傾角均會(huì)影響到光伏電池：電池板的朝向與傾角均會(huì)影響到光伏電池的工作效率，請選擇架空方式安裝光伏電池，重新考的工作效率，請選擇架空方式安裝光伏電池，重新考慮問題慮問題1 1。 問題問題3 3：根據(jù)附件給出的小屋建筑要求，請為大同：根據(jù)附件給出的小屋建筑要求，請為大同市重新設(shè)計(jì)一個(gè)小屋，要求畫出小屋的外形圖，并對市重新設(shè)計(jì)一個(gè)小屋，要求畫出小屋的外形圖，并對所設(shè)計(jì)小屋的外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，給出鋪設(shè)及所設(shè)計(jì)小屋的外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，給出鋪設(shè)及分組連接方式，選配逆變器，計(jì)算相應(yīng)結(jié)果。分組連接方式，選配逆變器，計(jì)算相應(yīng)結(jié)果。問題的假設(shè)問題的假設(shè) 1 1、假設(shè)未來大同每年的氣象參數(shù)

7、及各方向輻射強(qiáng)、假設(shè)未來大同每年的氣象參數(shù)及各方向輻射強(qiáng)度與附件度與附件4 4中所給數(shù)據(jù)幾乎相同。中所給數(shù)據(jù)幾乎相同。 2 2、假設(shè)各類型太陽能光伏電池、逆變器的即時(shí)市、假設(shè)各類型太陽能光伏電池、逆變器的即時(shí)市場價(jià)格及民用電價(jià)在未來的三十五年中都基本保持穩(wěn)場價(jià)格及民用電價(jià)在未來的三十五年中都基本保持穩(wěn)定。定。 3 3、假設(shè)太陽能小屋周圍沒有高大的遮蔽物。、假設(shè)太陽能小屋周圍沒有高大的遮蔽物。 4 4、假設(shè)太陽能光伏電池與逆變器在使用過程中無、假設(shè)太陽能光伏電池與逆變器在使用過程中無人為意外損壞。人為意外損壞。 5 5、在計(jì)算中我們?nèi)堪匆荒暧小⒃谟?jì)算中我們?nèi)堪匆荒暧?65365天來計(jì)算，無天

8、來計(jì)算，無平年與閏年之分。平年與閏年之分。太陽能小屋原始尺寸太陽能小屋原始尺寸東立面東立面西立面西立面南立面南立面北立面北立面北立面北立面貼附鋪設(shè)光伏電池的最優(yōu)方案貼附鋪設(shè)光伏電池的最優(yōu)方案 太陽能小屋的每一個(gè)面都可以采用太陽能小屋的每一個(gè)面都可以采用A A單晶硅電池、單晶硅電池、B B多多晶硅電池和晶硅電池和C C薄膜電池這三種類型的電池進(jìn)行鋪設(shè)，即薄膜電池這三種類型的電池進(jìn)行鋪設(shè)，即在本模型中需要識別的對象并不是單個(gè)確定的元素，在本模型中需要識別的對象并不是單個(gè)確定的元素，而是論域上的子集或模糊集，這時(shí)，需要用模糊模式而是論域上的子集或模糊集，這時(shí)，需要用模糊模式識別的間接方法，模式識別的

9、間接方法是按識別的間接方法，模式識別的間接方法是按“擇近原擇近原則則”歸類，一般應(yīng)用于群體模型的識別。歸類，一般應(yīng)用于群體模型的識別。擇近原則：設(shè) ( )(1,2,3,)jAu in為n個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式， ( )Bu為待識別的對象，若存在i使得 ,1,2,() max(), (),( , )inN ABN AB N A BN A B則認(rèn)為B與 最貼近，即判斷B為 一類，該原則稱為擇近則。iAiA (0,0,1)AI (0,1 ,0)BI (1,0,0)CI 確定確定U U上的模糊集為：上的模糊集為：A單晶硅電池： B多晶硅電池： C薄膜電池： 280200ulxlx 取光照強(qiáng)度的因素集為論域取光照強(qiáng)

10、度的因素集為論域U U，321uuuU、13080ulxlx 3200ulx lx(0.13,0.11,0.13)A 東東立面： 西立面： 南立面： 北立面： (0.25,0.083,0.020)A 北頂面： (0.048,0.090,0.32)A 頂(0.17,0.088,0.17)A 西(0.075,0.12,0.24)A 南 格貼近度公式：格貼近度公式：3311( , )()()( ( )( )( )( )cccciiiiiiN A IA IAIA uI uA uIuVVCIAI對于東立面： () 0.13AN A I 東 ，() 0.11BN A I 東 ，() 0.13CN A I

11、東 ，由擇近原則， A東為 和 CI型. 和由擇近原則,AI對于西立面： A西CI型 .為 對于北立面： 由擇近原則, A北為 CI型. 由擇近原則,A南為 AI型. 對于南立面： 由擇近原則, 對于頂面： A頂為 AI型. “最大最小最大最小”原則：原則：min( )max( ),iff xg y設(shè)設(shè)( ), ( )f x gy 為為一函數(shù)一函數(shù)， min ( )max ( ),iff xg y則則 ( )( )f xg y恒成立。恒成立。 在東立面上，若采用在東立面上，若采用C C薄膜電池，則最多能將光能轉(zhuǎn)化為電能為：薄膜電池，則最多能將光能轉(zhuǎn)化為電能為：kWhlxWC45.40%99.

12、667.578)30(maxmax 若采用若采用B B多晶硅電池，則電池最多能將光能轉(zhuǎn)換為電能為：多晶硅電池，則電池最多能將光能轉(zhuǎn)換為電能為：minmin(80)522.40 14.80%77.32BW lxkWh 若采用若采用A A單晶硅電池，則電池最多能將光能轉(zhuǎn)換為電能為：單晶硅電池，則電池最多能將光能轉(zhuǎn)換為電能為：kWhlxWA55.76%70.1844.403%5)20080(maxmax通過比較得知通過比較得知 maxmaxminCAB 因此選擇因此選擇B B多晶硅電池能夠?qū)⒐饽芨嗟霓D(zhuǎn)換為電能。多晶硅電池能夠?qū)⒐饽芨嗟霓D(zhuǎn)換為電能。 通過計(jì)算西立面、南立面、頂面采用通過計(jì)算西立面、

13、南立面、頂面采用A A單晶硅電池，東立單晶硅電池，東立面采用面采用B B多晶硅電池，北立面采用多晶硅電池，北立面采用C C薄膜電池，較為理想薄膜電池，較為理想 在西立面上，若采用在西立面上，若采用C C薄膜電池，則電池最多能將光能轉(zhuǎn)化為電能為：薄膜電池，則電池最多能將光能轉(zhuǎn)化為電能為：maxmax(30)872.806.99%61.01CW lxkWh若采用若采用A A單晶硅電池，則電池最少能將光能轉(zhuǎn)換為電能為：單晶硅電池，則電池最少能將光能轉(zhuǎn)換為電能為：minminmin(80200)5%(200)*(795.14 694.34) 14.98%*5% 694.34*14.98% 104.77

14、AWlxW lxkWh通過比較得知通過比較得知 minmaxAC因此選擇因此選擇A A單晶硅電池能夠?qū)⒐饽芨嗟霓D(zhuǎn)換為電電能。單晶硅電池能夠?qū)⒐饽芨嗟霓D(zhuǎn)換為電電能。各個(gè)面產(chǎn)生的電量及費(fèi)用各個(gè)面產(chǎn)生的電量及費(fèi)用 以南立面為例：以南立面為例：在南立面上，一年中光照輻射強(qiáng)度大于等于在南立面上，一年中光照輻射強(qiáng)度大于等于3030瓦瓦/ /平方米持續(xù)時(shí)間為平方米持續(xù)時(shí)間為37993799h h，單位面積上總輻射光能為，單位面積上總輻射光能為 1043.401043.40kwhkwh，光照輻射強(qiáng)度大于等于光照輻射強(qiáng)度大于等于8080瓦瓦/ /平方米持續(xù)時(shí)間為平方米持續(xù)時(shí)間為3142h3142h，單位面積

15、，單位面積上總輻射光能為上總輻射光能為1007.70kwh1007.70kwh；光照輻射強(qiáng)度大于等于光照輻射強(qiáng)度大于等于200200瓦瓦/ /平方平方米持續(xù)時(shí)間為米持續(xù)時(shí)間為2123h2123h，單位面積上總輻射光能為，單位面積上總輻射光能為869.87kwh869.87kwh。若采。若采用用A A1 1、A A3 3這兩種型號的電池，則每種型號的電池各需要這兩種型號的電池，則每種型號的電池各需要6 6塊，每種塊，每種型號的電池全年轉(zhuǎn)化的總電量分別為：型號的電池全年轉(zhuǎn)化的總電量分別為：%84.1680.869%5%84.1680.86970.1007808. 0580. 16A1： kwh86

16、.1130A3： %70.1880.869%5%70.1880.86970.1007808. 0580. 16kwh77.1255 若采用若采用A A2 2、A A4 4、A A5 5、A A6 6這兩種型號的電池，則每種型號的電池這兩種型號的電池，則每種型號的電池各需要各需要1 1塊，每種型號的電池全年轉(zhuǎn)化的總電量分別為：塊，每種型號的電池全年轉(zhuǎn)化的總電量分別為：A6： A2： %64.1680.869%5%64.1680.86970.1007991. 0596. 11kwh78.282 A4： %50.1680.869%5%50.1680.86970.100792. 0651. 11kwh

17、91.236A5： %98.1480.869%598.1480.86970.1007991. 0650. 11kwh74.214%11.1580.869%5%11.1580.86970.1007992. 065. 11kwh96.216通過比較得知采用通過比較得知采用A A3 3這種型號的這種型號的A A多晶硅電池多晶硅電池6 6塊全年轉(zhuǎn)化的總電塊全年轉(zhuǎn)化的總電量最大，最大電量為量最大，最大電量為1255.77kwh。 2 1 3456窗窗門南立面貼附鋪設(shè)情況圖南立面貼附鋪設(shè)情況圖 A3A3A3A3A3A3SN12南立面電池與逆變器連接圖南立面電池與逆變器連接圖 逆變器逆變器SN12SN12的

18、逆變效率為的逆變效率為94%94%，故南立面上鋪設(shè)，故南立面上鋪設(shè)A3A3這種型號的這種型號的A A多晶硅電池全年的實(shí)際產(chǎn)電量：多晶硅電池全年的實(shí)際產(chǎn)電量： 1255.77*94% 1180.42kW h則南立面則南立面3535年總的產(chǎn)電量為：年總的產(chǎn)電量為：1180.42*10*100% 1180.42*15*90% 1180.42*10*80% 37183.23kWh鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用 = =逆變器的費(fèi)用逆變器的費(fèi)用+A3+A3單晶硅的費(fèi)用單晶硅的費(fèi)用 = 6900 6*14.9*200 24780元 東立面東立面 : 采用采用B1B1這種型號的這種型號的B

19、B多晶硅電池多晶硅電池1010塊全年轉(zhuǎn)化的總電塊全年轉(zhuǎn)化的總電 量最大為量最大為1301.30kwh。 東立面光伏電池東立面光伏電池3535年總的產(chǎn)電量為：年總的產(chǎn)電量為：40990.95kwh40990.95kwh。 鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用 = =逆變器的費(fèi)用逆變器的費(fèi)用+B1+B1多晶硅的費(fèi)用多晶硅的費(fèi)用13800 10*12.5*2654692513800 10*12.5*26546925= = 元。 6900 10300 17*14.9*20067860西立面：西立面：通過比較知采用通過比較知采用A A3 3這種型號的這種型號的A A多晶硅電池多晶硅電池171

20、7塊塊 全年轉(zhuǎn)化的總電量最大為全年轉(zhuǎn)化的總電量最大為2668.09kwh。 西立面光伏電池西立面光伏電池3535年總的產(chǎn)電量年總的產(chǎn)電量: : 84044.84kwh.84044.84kwh. 鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用 = =逆變器的費(fèi)用逆變器的費(fèi)用+A3+A3單晶硅的費(fèi)用單晶硅的費(fèi)用6900 10300 17*14.9*200 67860= = 元。 北立面北立面: :通過比較知采用通過比較知采用C1C1這種型號的這種型號的A A多晶硅電池多晶硅電池1414塊全年轉(zhuǎn)塊全年轉(zhuǎn) 換的總實(shí)際電量最大為：換的總實(shí)際電量最大為：320.02kwh320.02kwh 北立面北立面

21、3535年總的產(chǎn)電量為：年總的產(chǎn)電量為： 10080.63kwh10080.63kwh 鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用：鋪設(shè)該墻面所花費(fèi)的總費(fèi)用：6900 14*4.8*10013620= =元元 頂面頂面 ：通過比較知采用：通過比較知采用A A3 3這種型號的這種型號的A A多晶硅電池多晶硅電池4545塊全年塊全年 轉(zhuǎn)化的總電量最大為：轉(zhuǎn)化的總電量最大為：13485.63kwh13485.63kwh。 頂面全年的實(shí)際產(chǎn)電量為：頂面全年的實(shí)際產(chǎn)電量為：424797.35kwh 424797.35kwh 鋪設(shè)頂面所花費(fèi)的總費(fèi)用：鋪設(shè)頂面所花費(fèi)的總費(fèi)用： = =逆變器的費(fèi)用逆變器的費(fèi)用+A3+A3單晶硅

22、電池的費(fèi)用單晶硅電池的費(fèi)用15300 22000 45*14.9*200 171400= =元元貼附鋪設(shè)經(jīng)濟(jì)效益貼附鋪設(shè)經(jīng)濟(jì)效益 陽能小屋全年總發(fā)電量陽能小屋全年總發(fā)電量= =東面總發(fā)電量東面總發(fā)電量+ +西面總發(fā)電量西面總發(fā)電量+ +南面南面總發(fā)電量總發(fā)電量+ +北面總發(fā)電量北面總發(fā)電量+ +頂面總發(fā)電量頂面總發(fā)電量=1301.302668.091180.42320.0213485.6318955.46kWh太陽能小屋太陽能小屋3535年總發(fā)電量年總發(fā)電量40990.95 84044.84 37183.23 10080.63 424797.35597097.00kWh則則3535年電量產(chǎn)生的

23、的經(jīng)濟(jì)效益年電量產(chǎn)生的的經(jīng)濟(jì)效益 597097.00*0.5298548.5元。 建設(shè)太陽能小屋總的費(fèi)用建設(shè)太陽能小屋總的費(fèi)用 46925678602478013620171400324585元。 設(shè)第年對太陽能小屋鋪設(shè)的電池進(jìn)行回收設(shè)第年對太陽能小屋鋪設(shè)的電池進(jìn)行回收, ,獲得的純收益為獲得的純收益為: :18955.46 100% 0.5 324585 (100% 1),(010)18955.46 10 100% 0.5 18955.46(10) 90% 0.5( )324585 (90% 1),(1025)18955.46 10 100% 0.5 18955.46 15 90% 0.51

24、8955.46(25) 80% 0.5 324585 (80% 1),(25xxxf xxxx 35)9477.73 ,(010)8529.95723013.13,(1025)7582.18431744.75,(2535)xxxxxx 通過對結(jié)果分析可知，通過對結(jié)果分析可知，3535年后對太陽能小屋進(jìn)行回收年后對太陽能小屋進(jìn)行回收能夠得到最大的經(jīng)濟(jì)效益為能夠得到最大的經(jīng)濟(jì)效益為233631.69233631.69元。元。2. 小屋貼附鋪設(shè)電池，獲得純收益的小屋貼附鋪設(shè)電池，獲得純收益的Matlab程序程序:MATLAB(lyl2) x=0:1:10y=9477.73*xx1=10:1:25y1

25、=8529.975*x1-23013.13x2=25:1:35y2=7582.184*x2-31744.75plot(x,y,x1,y1,x2,y2)x = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10y = 1.0e+004 * Columns 1 through 9 0 0.9478 1.8955 2.8433 3.7911 4.7389 5.6866 6.6344 7.5822 Columns 10 through 11 8.5300 9.4777x1 = 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25y1 = 1.0e+005 * Col

26、umns 1 through 9 0.6229 0.7082 0.7935 0.8788 0.9641 1.0494 1.1347 1.2200 1.3053 Columns 10 through 16 1.3906 1.4759 1.5612 1.6465 1.7318 1.8171 1.9024x2 = 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35y2 = 1.0e+005 * Columns 1 through 9 1.5781 1.6539 1.7297 1.8056 1.8814 1.9572 2.0330 2.1089 2.1847 Columns 10 thr

27、ough 11 2.2605 2.3363 MATLAB(lyl2)MATLAB(lyl2)架空鋪設(shè)最優(yōu)方案架空鋪設(shè)最優(yōu)方案 傾角的不同導(dǎo)致每個(gè)月份太陽能板面接收太陽能照射量產(chǎn)生傾角的不同導(dǎo)致每個(gè)月份太陽能板面接收太陽能照射量產(chǎn)生巨大的差異，故確定板面的最佳傾角是太陽能發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)中巨大的差異，故確定板面的最佳傾角是太陽能發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)中十分重要的環(huán)節(jié)。十分重要的環(huán)節(jié)。對于正南（方位角為對于正南（方位角為0 0度），傾斜角從水平度），傾斜角從水平 （傾斜角為（傾斜角為0 0度）開始逐漸向度）開始逐漸向最佳的傾斜角過渡時(shí)，最佳的傾斜角過渡時(shí)， 其日射不其日射不 斷增加，直到最大值。然后再增加傾斜角

28、其日射量不斷減少，斷增加，直到最大值。然后再增加傾斜角其日射量不斷減少，所以正午十二點(diǎn)時(shí)的輻射強(qiáng)度為最大所以正午十二點(diǎn)時(shí)的輻射強(qiáng)度為最大故取故取12.st 太陽高度角是太陽相對于地平線的高度角，這是以太陽視太陽高度角是太陽相對于地平線的高度角，這是以太陽視盤面的幾何中心和理想地平線所夾的角度。太陽高度角可盤面的幾何中心和理想地平線所夾的角度。太陽高度角可以使用下面的算式，經(jīng)由計(jì)算得到很好的近似值：以使用下面的算式，經(jīng)由計(jì)算得到很好的近似值：coscoscossinsinsin1215st3652842sin45.23n2 (284)sin40.1sin 23.45sincos40.1365si

29、n2 (284)cos 23.45sincos 15 12 123650.742naven47.9909047.942.11. 一天中太陽輻射強(qiáng)度變化的一天中太陽輻射強(qiáng)度變化的Matlab程序程序:MATLAB(lyl1) x=0:1:23y=0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 74.26 310.26 365.49 438.23 710.00 473.46 367.29 249.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00plot(x,y)x = Columns 1 through 14 0 1 2 3 4

30、5 6 7 8 9 10 11 12 13 Columns 15 through 24 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23y = Columns 1 through 8 0 0 0 0 0 0 0 0 Columns 9 through 16 0 74.2600 310.2600 365.4900 438.2300 710.0000 473.4600 367.2900 Columns 17 through 24 249.0000 0 0 0 0 0 0 0MATLAB(lyl1)3. 小屋架空鋪設(shè)電池，獲得的純收益的小屋架空鋪設(shè)電池，獲得的純收益的Matlab程序程序:

31、 x=0:1:10 y=11380.42*xx1=10:1:25y1=10242.38*x1-21078.10 x2=25:1:35y2=9104.366*x2-25085.23plot(x,y,x1,y1,x2,y2)x = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10y = 1.0e+005 * 0 0.1138 0.2276 0.3414 0.4552 0.5690 0.6828 0.7966 0.9104 1.0242 1.1380MATLAB(lyl3)x1 = 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25y1 = 1.0e+005

32、* Columns 1 through 11 0.8135 0.9159 1.0183 1.1207 1.2232 1.3256 1.4280 1.5304 1.6328 1.7353 1.8377 Columns 12 through 16 1.9401 2.0425 2.1450 2.2474 2.3498x2 = 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35y2 = 1.0e+005 * 2.0252 2.1163 2.2073 2.2984 2.3894 2.4805 2.5715 2.6625 2.7536 2.8446 2.9357 MATLAB(lyl3)MA

33、TLAB(lyl3)架空鋪設(shè)太陽能光伏電池與貼附安裝太陽能光伏電池采用架空鋪設(shè)太陽能光伏電池與貼附安裝太陽能光伏電池采用的光伏電池分組連接方式、光伏電池的類型與型號及逆變的光伏電池分組連接方式、光伏電池的類型與型號及逆變器的選配完全一致。器的選配完全一致。采用采用A3A3型號的光伏電池全年轉(zhuǎn)換的總電量為：型號的光伏電池全年轉(zhuǎn)換的總電量為：45 1.580 0.8081745.90 1710.49 *18.70%*5% 1710.49*18.70%18394.69kWh全年的實(shí)際產(chǎn)電量為：全年的實(shí)際產(chǎn)電量為：18394.69*94%17291.01kWh太陽能小屋太陽能小屋3535年總的產(chǎn)電量為

34、年總的產(chǎn)電量為: :17291.01*10*100% 17291.01*15*90% 17291.01*10*80%544666.82kWh東面總發(fā)電量東面總發(fā)電量+ +西面總發(fā)電量西面總發(fā)電量+ +南面總發(fā)電量南面總發(fā)電量+ +北面總發(fā)電量北面總發(fā)電量+ +頂面總發(fā)頂面總發(fā)電量電量太陽能小屋全年總發(fā)電量為：太陽能小屋全年總發(fā)電量為：=1301.302668.09 1180.42320.02 17291.0122760.84kWh太陽能小屋太陽能小屋3535年總發(fā)電量為：年總發(fā)電量為：40990.95 84044.84 37183.23 10080.63 544666.82716966.47k

35、Wh則則3535年電量產(chǎn)生的的經(jīng)濟(jì)效益為年電量產(chǎn)生的的經(jīng)濟(jì)效益為: :716966.47*0.5358483.24元元 建設(shè)太陽能小屋總的費(fèi)用建設(shè)太陽能小屋總的費(fèi)用 46925678602478013620171400324585元元 設(shè)第設(shè)第x x年對太陽能小屋鋪設(shè)的電池進(jìn)行回收年對太陽能小屋鋪設(shè)的電池進(jìn)行回收, ,獲得的純收益為獲得的純收益為: :22760.84100% 0.5 324585 (100% 1),(010)22760.84 10 100% 0.5 22760.84 (10) 90% 0.5( )324585 (90% 1),(1025)22760.84 10 100% 0.

36、5 22760.84 15 90% 0.522760.84 (25) 80% 0.5 324585 (80% 1),(25xxxf xxx 35)11380.42 ,(010)10242.3821078.10,(1025)9104.33625085.53,(2535)xxxxxxx 通過對結(jié)果分析可知，通過對結(jié)果分析可知，3535年后對太陽能小屋進(jìn)行回收年后對太陽能小屋進(jìn)行回收能夠得到最大的經(jīng)濟(jì)效益為能夠得到最大的經(jīng)濟(jì)效益為293566.23293566.23元。元。太陽能小屋的改進(jìn)設(shè)計(jì)太陽能小屋的改進(jìn)設(shè)計(jì) 小屋使用空間高度為：小屋使用空間高度為：建筑屋頂最高點(diǎn)距地面建筑屋頂最高點(diǎn)距地面高度為

37、高度為4.654m, 4.654m, 室內(nèi)使室內(nèi)使用空間最低凈空高度距用空間最低凈空高度距地面高度為地面高度為3.160m3.160m；建；建筑總投影面積為筑總投影面積為61.279m261.279m2；建筑平面體；建筑平面體型長邊應(yīng)型長邊應(yīng)9.480m9.480m，最短，最短邊為邊為6.464m6.464m；建筑采光；建筑采光窗地比窗地比0.20.2；窗墻比南；窗墻比南墻墻0.500.50、東西墻、東西墻0.350.35、北墻、北墻0.300.30。 37 38 39 40 41 42改進(jìn)后頂面鋪設(shè)情況改進(jìn)后頂面鋪設(shè)情況 22 23 24 天窗19 20 21 25 26 27 28 29

38、30 31 32 33 34 35 36 43 44 45 46 47 48 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 37 38 39 40 41 42 經(jīng)改進(jìn)，東立面、西立面、南立面和北立面鋪設(shè)的太陽能經(jīng)改進(jìn)，東立面、西立面、南立面和北立面鋪設(shè)的太陽能電池與貼附太陽能的情況相同，故年產(chǎn)電量、所需費(fèi)用不變，電池與貼附太陽能的情況相同，故年產(chǎn)電量、所需費(fèi)用不變，而頂面由原來的而頂面由原來的4545塊塊A3A3電池增加到電池增加到6060塊，有問題可知電池板塊，有問題可知電池板

39、架空鋪設(shè)所得的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于貼附鋪設(shè)，故新設(shè)計(jì)的小屋選擇架空鋪設(shè)所得的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于貼附鋪設(shè)，故新設(shè)計(jì)的小屋選擇架空鋪設(shè)方式。架空鋪設(shè)方式。這種型號的電池全年轉(zhuǎn)換的總電量為：這種型號的電池全年轉(zhuǎn)換的總電量為：60 1.580 0.8081750.97 1745.90 *18.70%*5% 1745.90*18.70%25011.73kW hA A3 3型號電池的的開路電壓為型號電池的的開路電壓為46.1V46.1V，組建功率為，組建功率為200W200W，則，則6060塊塊A A3 3型號電池的串并聯(lián)后最優(yōu)的電池與逆變器連接形式如下：型號電池的串并聯(lián)后最優(yōu)的電池與逆變器連接形式如下：A3A3A3A

40、3A3A3A3A3A3A3 A3A3A3 A3A3A3A3A3A3A3 A3A3A3A3SN15A3A3 A3 A3A3 A3A3A3 A3A3A3A3A3 A3 A3 A3A3A3A3A3A3A3 A3SN15 A3A3A3A3A3 A3 A3 A3A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3改進(jìn)后頂面電池與逆變器連接圖改進(jìn)后頂面電池與逆變器連接圖逆變器逆變器SN15SN15的逆變效率為的逆變效率為94%94%，故頂面全年的實(shí)際產(chǎn)電量為：，故頂面全年的實(shí)際產(chǎn)電量為： 25011.73*94%23511.03kWh太陽能小屋太陽能小屋3535年總的產(chǎn)電量為年總的產(chǎn)電量為: :23

41、511.03*10*100%23511.03*15*90%23511.03*10*80%740597.45kWh鋪設(shè)該頂面所花費(fèi)的總費(fèi)用鋪設(shè)該頂面所花費(fèi)的總費(fèi)用= =逆變器的費(fèi)用逆變器的費(fèi)用+A3+A3單晶硅的費(fèi)用單晶硅的費(fèi)用22000 22000 60*14.9*200222800.00= 元 太陽能小屋全年總發(fā)電量太陽能小屋全年總發(fā)電量= =東面總發(fā)電量東面總發(fā)電量+ +西面總發(fā)電量西面總發(fā)電量+ +南面總發(fā)電量南面總發(fā)電量+北面總發(fā)電量北面總發(fā)電量+ +頂面總發(fā)電量頂面總發(fā)電量 =1301.302668.09 1180.42320.0223511.0328980.86kWh 太陽能小屋太

42、陽能小屋3535年總發(fā)電量年總發(fā)電量40990.9584044.8437183.2310080.63740597.45912897.10kWh則則3535年電量產(chǎn)生的的經(jīng)濟(jì)效益年電量產(chǎn)生的的經(jīng)濟(jì)效益 912897.10*0.5456448.55元元 建設(shè)太陽能小屋總費(fèi)用建設(shè)太陽能小屋總費(fèi)用 46925 67860 24780 13620 222800375985元元 設(shè)設(shè)x x年對太陽能小屋鋪設(shè)的電池進(jìn)行回收年對太陽能小屋鋪設(shè)的電池進(jìn)行回收, ,獲得的純收益為獲得的純收益為: : 28980.86100% 0.5 375985 (100% 1),(010)28980.86 10 100% 0.

43、5 28980.86(10) 90% 0.5( )375985 (90% 1),(1025)28980.86 10 100% 0.5 28980.86 15 90% 0.528980.86(25) 80% 0.5 375985 (80% 1),(25xxxf xxxx 35)14490.43 ,(010)13041.3923108.10,(1025)11592.3424480.49,(2535)xxxxxx 4. 改進(jìn)后鋪設(shè)電池，獲得的純收益的改進(jìn)后鋪設(shè)電池，獲得的純收益的Matlab程序程序:MATLAB(lyl4) x=0:1:10y=14490.43*xx1=10:1:25 y1=130

44、41.39*x1-23108.10 x2=25:1:35 y2=11592.34*x2-24480.49 plot(x,y,x1,y1,x2,y2)x = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10y = 1.0e+005 * 0 0.1449 0.2898 0.4347 0.5796 0.7245 0.8694 1.0143 1.1592 1.3041 1.4490 x1 = 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25y1 = 1.0e+005 * Columns 1 through 11 1.0731 1.2035 1.3339 1.4643 1.5947 1.7251 1.8555 1.9860 2.1164 2.2468 2.3772 Columns 12 through 16 2.5076 2.6380 2.7684 2.8989 3.0293x2 = 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35y2 = 1.0e+005 * 2.6533 2.7692 2.8851 3.0011 3.1170 3.2329 3.3488 3.4647 3