太阳能小屋光伏电池铺设倾角动态优化与分析-论文

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1、装备制造与教育第二十八卷二O重装基地建设主持：赵彩云EOUIPMENTMANUFACTURINGANDEDUCAT10N太阳能小屋光伏电池铺设倾角动态优化与分析赵心旭，丁少婷，王义康(中国计量学院理学院，浙江杭州310018)【摘要】以单位面积全年接牧的太阳毹总辐射量最大为目标，根据某市典型气象年的逐时气象数据，建立随光照辐射强度变化的光伏电池板最佳铺设倾角动态优化模型。模型仿真计算结果表明光照辐射强度的差异对相应时间段内的最佳倾角有较大影响，仅以全年12个月每月设置。个固定最优倾角与全年唯一固定最优倾角相比，全年接收的太阳总辐射量可

2、增加13茗6【关键词】太阳辐射；最优倾角；动态优化。中图分类号：TK512文献标识码：ADynamicOptimizationandAnalysisofTheAngleofPhotovoltaicCellsPanelforSolarHouseZhaoXinxu，DingShaoting，WangYikang(CollegeofScience，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou，Zhejiang，310018，China)Abstract：Aimingtreceivingthemaximumannualamo

3、untofradiationperunitarea，basedonsolnecity’Shourlymeteorologicaldataintypicalmeteorologicalyear，themodelofPVpaneloptimumtiltanglewiththechangeofradiationintensityisbuilt．Themodelresultsshowthatthediferencesoflightintensityofradiationhaveagreaterimpactontheoptimumangleof

4、thecorrespondingperiod．Comparedwiththeonlyyear—roundfixedtiltangle，themonthlyfixedtiltanglecanreceive13％moreofsolarradiation．Keywords：solarradiation；optimumtiltangle；dynamicoptimization太阳能小屋是通过在建筑物外表面铺设光伏电电池板铺设倾角的研究，目前主要集中在考虑光伏池，将产生的直流电经过逆变器转换成220V交流电池和逆变器的种类、光照面积、辐射量等因

5、素下固电供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的定倾角的优化，忽略了不同太阳辐射量下对应的最光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际优倾角变化所带来的影响。对于特定区域，不同季节发电效率或发电量还受诸多因素的影响。对于光伏气候条件下，太阳直射角有所不同；而对于特定的光【收稿日1~112014—04—07【作者简介】赵心旭(1993一)，女，本科，中国计量学院理学院；研究方向：智能计算。※本文为国家自然科学基金资助项目(61101239)；全国大学生数学建模竞赛后续研究项目(B1222o伏电池，单位面积时间内接受到的辐射量将直接

6、影如上午1O时和下午14时可分别为一30。和30。。响其发电量的多少。因此在太阳能小屋设计中，研究则时角的计算公式为：光伏电池板随时间变化的最佳倾角问题，对于太阳∞=15(t．-12)(3)能小屋的最优设计具有一定的实际意义和实用价式(3)中t为太阳时(单位：小时)。值。赤纬角8即为太阳直射纬度，其计算公式为：本文在太阳能小屋的特定设计要求下，选择架6=23．45sin()(4)空方式安装光伏电池，设计电池板的朝向与倾角的式(4)中n为日期序号。不妨记1月1日为安装方案，结合某市一年的气象数据，建立太阳能电n=l，则3月22日对应有n

7、=81。当仅=0，=0时，可池板的最优倾角随倾斜面所接收的太阳能辐射量而得水平面的太阳光入射角为：动态变化的数学模型，通过仿真计算，得出太阳能小COS00=sinsin8-t-COSCOS8eosw(5)屋设计中光伏电池铺设倾角的实时优化方案。从而得到倾斜面和水平面上接受到的直射辐射．1倾斜面上的太阳辐射强度模型分别为os0和JJncos0。，其中L为垂直于太对于一个倾斜面上所能接受到的太阳辐射量主阳光线平面上的直射辐射强度。由此根据上述可得要包括了直射辐射量、散射辐射量和地面反射辐射倾斜面上直射辐射量为：量⋯三部分。I=Ih+II1

8、)厶=旦一(6)COSU0其中，Jh为直射辐射量，为天空散射辐射量，L1．2散射辐射量的计算为地面反射辐射量，分别对三类辐射进行计算。图1对于散射辐射，根据RAY异质分布模型嘲可为倾斜面上单个电池板铺设时相关角度的示意图