太阳能小屋的设计-论文.pdf

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1、第28卷第1期南通职业大学学报V01．28N0．12014年3月JOURNAL0FNANT0NGVoCATIoNALUNIVERSITYMar．2014doi：10．3969／j．issn．1008-5327．2014．O1．016太阳能小屋的设计黄呜阳，余朝军，钱克苍(南京航空航天大学，南京211106)摘要：建立以光伏电池在寿命期内总利润最大的数学模型，展开对太阳光直射、散射和反射辐射量的分析，获得理论上的最大赢利方案，再结合小屋墙面和屋顶的形状，选取光伏电池的最优安装方式。针对架空方式安装光伏电池，以总辐射最大为目标，确定了安置光伏电池的最佳倾角。在此基础上设计

2、新的太阳能小屋，并在满足相关建筑要求的前提下，取得了优化的效果。关键词：光伏电池；线性规划；多目标优化；SolarRadiation；OptimumTiltAngle中图分类号：029文献标志码：A文章编号：1008—5327(2014)01—0064—04DesignforSolarEnergyLodgeHUANGMing—yang，YUZhao-jun，QIANKe—cang(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing211106，China)Abstract：Thispaperestablishes

3、aphotovoltaiecelllifetimemaximumtotalprofitsinamathematicalmode1．Itmakesuseofthebestwaytoinstallphotovohaiccellsbasedontheanalysisofdirect，diffuseandreflectedradioactiveamountofsunlightandthemostprofitableplan，withtheconsiderationoftheshapesoflodgewallsanditsroof．Thebestinstallationangl

4、eofceilsisdeterminedbyplacingthecellsoverheadtogetmostra-diation．Optimizedresultisachievedbasedonthisdesignandunderrelevantconstructionrequirements．Keywords：photovohaiccells；linearprogramming；multi-objectiveoptimization；SolarRadiation；OptimumTiltAngle在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面(屋的选配要求以及典型气象资料等，建

5、立数学模型顶及外墙)铺设光伏电池，并将剩余电量输入电分析研究下述问题：网。然而不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别问题1：根据山西省大同市的气象数据，仅考很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋的部多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条容量，选配相应的逆变器的容量和数量。件、安装部位及方式(贴附或架空)等。因此，在太问题2：电池板的朝向与倾角均会影响到光阳能小屋的设计中，研究光伏电池是优化小屋外伏电池的工作效率，选择架空方式安装光伏电池，

6、表面铺设的关键。重新考虑问题1。文献『11提供了相关信息，本文参考这些数问题3：根据小屋建筑要求，为大同市重新设据，依据市场上各类光伏电池的销售情况、逆变器计一个小屋，对所设计小屋的外表面优化铺设光收稿日期：2013—11-05作者简介：黄鸣阳、余朝军、钱克苍均为参赛选手；本文获2012年高教社杯全国大学生数学建模竞赛本科组全国一等奖，指导教师为文杰。第1期黄鸣阳，等：太阳能小屋的设计伏电池，给出铺设及分组连接方式，选配逆变器，l_3辐射分析计算相应结果。辐射量包含直射辐射量、散射辐射量和地面反射辐射量。对于屋顶，没有直接给出总辐射量，1光伏电池排列的解决模型需要建立

7、这三种辐射量的计算模型，求得分量之1．1目标函数分析和⋯。屋顶是倾斜的，设倾斜角为(与水平面的在特定墙面选用光伏电池组件，使小屋的全夹角)。屋顶分两部分，一部分朝南倾斜，可算得倾年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量斜角为口=10．62。，另一部分朝北倾斜，可算得倾的费用尽可能小，所以目标函数确定为斜角为=149．74。。倾斜面上的太阳辐射强度如maxEz=R一，式(5)。其中：表示铺设光伏电池的总支出；表示在，：厶。+厶。与+JD(，6。+厶。)u=SlI1U10sin(

8、[光伏电池35年寿命期内的总收入；表示总利(5)润。，的计算式为其中，右