太阳能光伏电池最优铺设方案研究-论文.pdf

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1、第22卷第1期河南机电高等专科学校学报Vo1．22№．12014年1月JournalofHenanMechanicalandElectricalEngineeringCollegeJan．2O14太阳能光伏电池最优铺设方案研究李揭阳，贾薇玮，王艳丽(河南师范大学计算机与信息2r-程学院，河南新乡453007)摘要：根据市场上不同种类光伏电池的价格、发电效率等性能，采用山西省大同市典型气象数据，综合参考当地的太阳辐射强度、光线入射角以及建筑物所处地理纬度等因素，建立了多目标决策模型和线性规划模型，并通过进

2、一步优化得出房屋表面光伏电池的最优设计方案。关键词：光伏电池；太阳方位角；多目标决策分析模型；线性规划模型中图分类号：013；TK51文献标识码：A文章编号：1OO8—2093(2014)01—0013-0423．45sin360×28一4+n10引言。、0O，其中赤纬角，为一年中的日期序号。常规的化石能源对环境的严重污染所导致的生态破坏、地球温室效应等正日趋严重地威胁着人每小时地球自转的角度为15。，因此可采用一类生存，太阳能作为一种丰富而无污染的新型能天中地球自转的角度来表示时间。用来表示时间源，已

3、经融入到我们的日常生活当中。目前，在美的地球自转的角度称为时角co，并规定正午时角为国、日本和以色列等国家，已经大量使用太阳能装零，上午时角取负，下午时角为正。置，更朝商业化的目标前进，在中国，太阳能发电产．太阳高度角是太阳相对于地平线的高度角，这业亦得到政府的大力鼓励和资助。本文在大量查是以太阳视盘面的几何中心和理想地平线所夹的阅光伏发电产业的国内外发展现状资料的基础上，角度。太阳高度角可以使用下面的算式：结合太阳能光伏电池的基本原理，根据大同市一年sinh—sine·sin3+cos~·cos·co

4、s6u中每日每时刻的水平面总辐射强度、水平面散射辐其中h为太阳高度角，为当地的纬度。射强度以及墙壁总辐射强度的气象数据，运用线性太阳方位角定义为从北方沿着地平线顺时针规划模型，多变量决策模型以及对相应变量进行分量度的角。它可以利用下面的公式，经由计算得到类计算等方法，得出使房屋的全年太阳能光伏发电良好的近似值，但是因为反正弦值，也就是X—总量尽可能大、单位发电量费用尽可能少的铺设方sin-()有两个以上的解，但根据实际情况只有一案。考虑到房屋的其他墙面有门及较多窗体，我们个是正确的。将研究屋顶以及房屋向

5、阳侧面墙壁的光伏电池铺设方案，待选择的电池为市场上较常用的单晶硅、sin一二C0sh多晶硅、非晶硅薄膜三种光伏电池的特定型号。下面的两个公式也可以用来计算近似的太阳1辐射强度的计算方位角，不过因为公式是使用余弦函数，所以方位角永远是正值，因此，角度永远被解释为小于1．1太阳高度角、太阳方位角180。，而必须依据时角来修正。当时角为负值时地球中心与太阳中心连线与地球赤道平面的夹角即为赤纬角，它与所在地区无关，仅由日期(上午)，方位角的角度小于180。，时角为正值时决定：(下午)，方位角应该大于180。，即

6、要取补角的值。*收稿日期：2013-12—20作者简介：李揭阳(1992一)，殳，河南开封人，主要从事软件理论研究。13河南机电高等专科学校学报2014年l期堕S(fi，a)一S·cosO，cos一，coshcosO===COsflsinh+sinflcoshcos(~一a)，cos~一曼二：里：里S(0，0)一S·sinh，cosh。cos9K一s(p，口)／S(o，O)，其中为太阳的方位角。K一cosO／sinh1．2斜面太阳辐射强度总量计算—COsfl+sinp·cos(~一d)／tanh，太阳散

7、射辐射又称天空散射辐射，太阳辐射遇从以上公式求得斜面辐射强度得到屋顶的辐到大气中的气体分子、尘埃等产生散射，以漫射形射强度，为光伏电池的铺设提供依据。式到达地球表面的辐射能。根据公式：1．3计算结果水平面上总辐射强度一水平面直射辐射强度算得到太阳光辐射强度在30(W／)到80+水平面散射辐射强度(W／nf)的比重和80(W／)以上的比重，依次为依据已有的大同市典型一年的水平面上的总侧面墙壁和屋顶(大同的纬度为4O．1。)。辐射强度和水平面散射辐射强度能够得到每一天rO．51951Eo．3436]的24个

8、时刻的水平面上的直射辐射强度S。I-o．44131Eo．11491斜面辐射强度E的计算公式：2光伏电池铺设的优化模型E一K·S+Ea2．1模型建立其中K为换算系数，为水平面散射辐射强三种类型的光伏电池A单晶硅、B多晶硅、C度。非晶硅薄膜的组件参数和市场价格如表1：其中K的计算公式为：表1三种类型光伏电池参数额定功率：辐射度为10o0w／nf，光谱为AM1．5，温度为25℃标准下测试结果。在实际发电量计算时可以不考虑AM值的影响，根据电池表面