文档介绍：太阳能小屋的设计
摘要:本论文针对太阳能小屋外表面光伏电池的优化铺设问题建立了数学模型,并给出了相关算法,并运用了lingo软件编程,再由计算机进行求解,得到最优的决策方案,并根据要求为大同市重新设计了一个太阳能小屋。之后,我们在综合考虑各种因素的基础上,对所建立的数学模型进行了分析,并对模型进行了评价与推广。
模型I:针对问题1中提出的问题,考虑到35年发电带来的每月平均效益与平均每月的费用,建立了收入与支出的关系模型,按照给定的小屋外表面的面积、光伏电池的种类、逆变器的参数在excel表中进行了数据处理,根据收入强于支出越强越好的标准对excel表中得到的数据进行了筛选,得到每个面都会选用同一种光伏电池,因此得到该模型的建立是有很大缺陷的,并进行了模型I I的建立。
模型I I:我们将光伏电池最大发电量作为目标函数,列出7个约束条件,建立了线性规划模型,得到铺设小屋外表面时所需要的光伏电池种类与数量的最优解。我们又从实际生活出发,,经济效益为 ,投资回收年限为 60年。
模型I I I:曲线拟合模型。针对附件4中大同典型气象年气象数据中每天的数据进行了数据拟合,拟合成每平方辐射强度与时刻的函数,然后对该函数进行积分求解每天的每平方总辐射强度,根据总辐射强度确定日期,。
然后根据模型I I确定铺设所需要的光伏电池种类及数量。,,投资回收年限49年。
按照附件7的要求设计小屋,由所建立的模型I I、模型I I I对新太阳能小屋进行铺设,建立一栋新太阳能小屋。,,投资回收年限42年。
关键词线性规划 lingo 光伏电池最大发电量数据拟合 matlab
问题的提出
太阳能是可供开发和使用新能源中最为理想的的可再生能源和无污染能源,光伏电池可以对太阳能进行有效的吸收,并转化成电能。许多现代化的建筑物都对其外表面(屋顶及外墙)铺设光伏电池,光伏电池发电系统可以作为独立的电源为建筑物供电。如何在建筑物外表面进行优化铺设问题是使光伏发电总量最大且单位发电量费用尽可能小的首要任务。
基本情况
光伏电池是将太阳能转化成电能的器件,在房屋表面铺设光伏电池组件对太阳能进行转化,产生的直流电经过逆变器变成220v的交流电可以供家庭使用,并可将剩余电量输入电网。如何合理有效得用光伏电池对小屋外表面进行铺设是个很重要的问题。并且不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大,如何使得小屋全年太阳能光伏发电总量尽可能大且单位发电量的费用尽可能小也是需要考虑的问题。研究并对光伏电池在小屋外表面的铺设进行数学建模,能对今后太阳能小屋的推广与普及产生重要的意义。
相关信息
附件1:光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求。
附件2:给定小屋的外观尺寸图。
附件3:三种类型的光伏电池(A单晶硅B多晶硅C非晶硅薄膜)组件设计参数和市场价格。
附件4:山西大同典型气象年逐时参数及各方向辐射强度。
附件5:逆变器参数价格。
附件6:可参考的相关概念。
附件7:小屋的建筑要求。
要求与原则
(1)要求。方案要求满足一下几个要求:
1)在求解每个问题时,都要求配有图示,给出小屋各外表面电池组件铺设分组阵列图形及组件连接方式(串、并联)示意图,也要给出电池组件分组阵列容量及选配逆变器规格列表.
2)在同一表面采用两种或两种以上类型的光伏电池组件时,同一型号的电池板可串联,而不同型号的电池板不可串联。在不同表面上,即使是相同型号的电池也不能进行串、并联连接。应注意分组连接方式及逆变器的选配。
3)光伏电池组件分组的要求:光伏电池组件在排布阵列安装时应根据可能选用逆变器的额定工作电压(V)范围和功率容量(W)等参数进行分组设计。电池组件可以通过同类型组件的串联叠加电压和功率形成“一串”连接组件及相应的输出电压(V)和功率(W)。为了保证光伏组件正常工作,只允许相同型号的光伏组件进行串联。多个光伏组件串联后可以再进行并联,并联的光伏组件端电压相差不应超过10%。一串或多串(相同电压、功率)组件通过并联即形成“分组阵列”,该“分组阵列”的总功率(W)为所有组件功率的总和,
4)逆变器选配的要求:a)光伏分组阵列的端电压应满足逆变器直流输入电压范围,当电压低于其范围下限时,逆变器将停止运行。b)光伏阵列的最大功率不能超过逆变器的额定容量。
(2)原则。一个好的铺设方案应该考虑以下两个原则之一:
1)铺设方案使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能