太阳能小屋的优化设计-论文.pdf

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1、第28卷第1期南通职业大学学报V01．28No．12014年3月J0URNALoFNANT0NGVoCATIoNALIⅡVERSITYMar~2014doi：10．3969／j．issn．1008-5327．2014．01．015太阳能小屋的优化设计方倩玉，陆晓玲，陈丹婷(南京邮电大学，南京210023)摘要：讨论太阳能小屋的设计问题。建立以全年太阳能发电总量最大及单位发电量费用最小的双目标规划模型，解决小屋表面的选定和光伏电池的选配，并利用CAD画图软件实现光伏电池的铺设方案。针对架空方式安装光伏电池，添加使顶面光照辐射量最大的目标函数，求得最佳架空倾斜角，进而设计新

2、的太阳能小屋，使小屋的方位角和外观尺寸达到最优。关键词：光伏电池；最优排布；太阳能辐射量；多目标规划中图分类号：029文献标志码：A文章编号：1008—5327(2014)01—0059—05OptimizedDesignforSolarEnergyLodgeFANGQian-yu，LUXiao—ling，CHENDan—ting(NanjingUniversityofPostsandTelecommunications。Nanjing210023，China)Abstract：Thispaperdiscussesaboutthedesignofsolarenergyl

3、odge．Itsetsupadoublegoaldesignmodelwithmaximumpowergenerationandminimumcostperunit．Italsosolvescabinsurfacesandselectedoption—alphotovoltaiccellsandtheuseofCADdrawingsoftwareprogramforphotovoltaiccelllayout．PhotovoltaiccellsareinstalledoverheadtoaddlightradiationSOthatthetopsurfacecanobt

4、ainthelargestobjectivefunc--tionwecalculatetheoptimaltiltangleoverhead，andthendesignnewsolarenergylodgetooptimizeazimuthandtheappearanceofsize．Keywords：photovohaiccells；optimalarrangement；solarradiation；multi—objectiveplanning在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面(屋文献『11提供了相关信息，要求参考这些数顶及外墙)铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的

5、据，对下列三个问题分别给出小屋外表面光伏电直流电要经过逆变器转换成220V交流电才能供池的铺设方案，说明电池组件串并联的连接方家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光式，使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际大，而单位发电量的费用尽可能小，并计算出小发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理益(当前民用电价按0．5元／(kw·h)计算)及投资纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式的回收年限。(贴附或架空)等。因此，在太阳能小屋的设计中，问

6、题1：根据山西省大同市的气象数据，仅考研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设显得尤为虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋的部重要。分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和收稿日期：2013—11-05作者简介：方倩玉、陆晓玲、陈丹婷均为参赛选手；本文获2012年高教社杯大学生数学建模竞赛本科组全国一等奖，指导教师为孔告化。59南通职业大学学报20l4年容量，选配相应的逆变器的容量和数量。为第i种光伏电池在东立面全年可以吸收的辐射问题2：电池板的朝向与倾角均会影响到光量，根据前面的计算，伏电池的工作效率，选择架空方式安装光伏电池，^～：403439．61W／m重新考虑问

7、题1。～3=522399．48W／m问题3：根据小屋建筑要求，为大同市重新设4～厶=578672．91W／m计一个小屋，对所设计小屋的外表面优化铺设光约束条件有以下四项：电池板的面积之和不伏电池，给出铺设及分组连接方式，选配逆变器，能超过东立面墙的面积，即24计算相应结果。SmI<．SEi=11问题1的建模与求解光伏分组阵列的端电压应满足逆变器直流输问题1是对小屋外表面铺设光伏电池组件。入电压范围[uo，uo，即小屋的四个立面恰好位于东南西北四个方位，故’f≤uk≤^独立地逐个讨论铺设方案。先根据发电量与价格对各类光伏电池进行筛选，然后再