太阳能小屋的设计数学建模论文

太阳能小屋的数学建模 太阳能小屋的设计 摘要 [1]本文针对太阳能小屋外表面光伏电池的铺设问，利用模糊算法建立多目标优化[2]模型及Ray异质分布模型，研究小屋外表面光伏电池的优化铺设。 针对问题一，仅考虑贴附安装方式，根据太阳辐射强度公式: PPP,，直射散射对山西省大同市的气象数据进行处理。利用模糊算法选择光伏电池组件型号，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量，对小屋的外表面进行贴附铺设，使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小。选择多目标优化模型建立总目标函数: 经济效益=发电量*电价-电池价格-逆变器价格 kwh,计算出小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量为1569881.9，经济效益为51.1473万元，投资的回收年限为:小屋屋顶18.15年，东立面12.23年，西立面12.78年，南立面18.26年，北立面7.74年。 针对问题二，选择架空方式对小屋光伏电池的铺设进行优化处理。池板架空时，朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率。考虑太阳入射角、天空散射辐射量、大气层 因素对电池工作效率的影响，建立Ray异质分布模型。考虑到外水平面太阳辐射强度等 地球自转与公转引起不同季节对太阳辐射强度及光照长度的影响，算得各季度太阳辐射强度及相应的最佳倾角。分析各季度最佳倾角:春，28度;夏35度;秋48度;冬68度，确定电池板的朝向与倾角。在问题一的基础上进行架空铺设，得出优化结果为:发 kwh,电总量为751149，经济效益为51.8986万元，投资的回收年限为:小屋屋顶17.7年，东立面12.23年，西立面12.78年，南立面18.26年，北立面7.74年。 针对问题三，基于前两问，铺设小屋外表面光伏电池时受到小屋结构限制，结合小屋的建筑要求对小屋进行大胆全面的优化设计。屋顶设计成阶梯型，阶梯竖直部分安置窗户。墙面窗户尺寸同于池板尺寸。挑檐采用架空铺设。屋顶和各垂直墙面均选用贴附 kw铺设安置池板。求得小屋优化后发电量为3104545，经济效益为115.08万元及投资回报年限:小屋屋顶10.33年，东立面7.69年，西立面7.69年，南立面13.45年，北立面6.4年。 本文模型综合考虑了小屋外表面光伏电池的各种铺设情况，结果清晰可靠。但未考虑风力及温度对电池板的影响，造成一定误差。小屋设计采用阶梯型屋顶，窗户安置巧妙，小屋资源利用充分，对于太阳能利用具有一定的借鉴意义。 关键词:多目标优化 模糊算法 RAY异质分布模型 1 1 问题重述 设计太阳能小屋，在建筑物外表面(屋顶及外墙)铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式(贴附或架空)等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设很重要。 对下列三个问题，分别给出小屋外表面光伏电池的铺设，使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小，并计算出小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效益(当前民用电价按0.5元/kWh计算)及投资的回收年限。 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。 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。注意分组连接方式及逆变器的选配。 问题1:根据山西省大同市的气象数据，仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋(见附件2)的部分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量。 问题2:电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，选择架空方式安装光伏电池，重新考虑问题1。 问题3:为大同市重新设计一个小屋，画出小屋的外形图，并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池，铺设及分组连接方式，选配逆变器，计算相应结果。 2 模型假设 , 假设不计导线的价格、长度及线损 , 假设不考虑突发性的自然灾害 , 假设35年内不考虑通货膨胀 , 假设不考虑建造太阳能小屋所需的人工费用 , 假设逆变器性能不随使用时间而下降 2 , 假设地面状况为干灰色地面 3 符号说明 f太阳能光伏发电的经济效益 W 光伏电池的总发电量 c光伏电池的市场价格 电池 c逆变器的市场价格 逆 单位面积太阳辐射总强度 P ,光伏电池的转换效率 1 ,逆变器的逆变效率 2 n光伏电池的数量 S 面积 ,当地地理纬度 ,倾斜面方位角 ,时角 , 赤纬角 I垂直于太阳光线平面上的直射辐射强度 n 峰瓦: 太阳能装置容量计算单位，数值大小为装设的太阳电池板在状况(模Wp w板温度25?，AM1.5 1,000太阳光照射)下最大发电量的总和。 1峰瓦=1瓦/平2m 方米日照强度下所产生的功率 4 问题分析 为使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小，考虑光伏电池的发电量受太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式(贴附或架空)等因素的影响，建立数学模型求解。 针对问题一，仅考虑贴附安装方式，由太阳辐射强度及房屋各外表面积确定光伏电池的类型和数量。根据山西省大同市的气象数据，利用 PPP,， 总直射散射 求得太阳辐射总强度。根据光伏电池组件启动发电时其表面所应接受到的最低辐射量限 3 w值:单晶硅电池在辐射强度低于200 时电池转换效率低于转换效率的5%;单晶硅2m ww和多晶硅电池启动发电的表面总辐射量?80;薄膜电池表面总辐射量?30。 22mm www对附件4中各方向太阳辐射总强度进行筛选，分为0 ~30 、30 ~80 、222mmm www80 ~200 、200以上，共四类，并计数求出相应的比例。利用模糊算法算222mmm 出各类光伏电池的数量，根据光伏电池的转换效率及其性价比求得光伏电池的产品型号。结合光伏电池组件分组阵列连接要求，确定光伏电池的连接方式。连接要求如下: a、同一型号的电池板可串联，而不同型号的电池板不可串联。 b、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。 c、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%。 根据电池组件分组数量和容量以及逆变器的选配要求，选配相应的逆变器的容量和数量。选配要求如下: 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。 针对问题二，选择架空方式安装光伏电池，在问题一的基础上考虑光线入射角对光伏电池发电量的影响，确定电池板的朝向与倾角。结合附件4，利用大同市地理位置， ,，根据倾斜面上接受到的太阳辐射包括直时角，赤纬角等相关数据算得太阳光入射角 射辐射、散射辐射和地面反辐射，即 IIII,，， bdg I建立Ray异质分布模型，引用逐时气象数据，计算辐射量。辐射量最大值对应倾角即为最佳倾角。本文考虑到地球自转与公转引起不同季节对太阳辐射强度及光照长度的影响，算得各季度太阳辐射强度及相应的最佳倾角，确定顶部电池板朝向和倾角。由此考虑太阳辐射池板所产生的阴影遮挡问题，确定池板架设间距，得到小屋屋顶铺设图。各垂直墙面的光伏电池架空后形成的阴影会对阴影中的光伏电池的吸收效率产生影响，通过加大池板间距来提高对光照的利用率，使得电池板的数量减少，经济效益下降，因此对于东、西、南、北墙的光伏电池保持平铺。引用问题一所建模型求得架空后发电量和经济效益。 针对问题三，基于前两问，铺设小屋外表面光伏电池时受到小屋本身限制:小屋房顶倾斜角度，门窗形状及其位置，采光面积等。根据附件3小屋建筑要求，对小屋进行优化设计，根据建筑屋顶最高点距地面高度?5.4m, 室内使用空间最低净空高度距地面高度为?2.8m，考虑到屋顶倾角应尽可能接近池板接受太阳辐射最佳倾角，最大高度取5.4m，最小高度2.8m。由屋顶倾角以及建筑总投影面积(包括挑檐、挑雨棚的投影面积)2为?74m，建筑平面体型长边应?15m，最短边应?3m，确定小屋长宽和挑檐大小。由建筑采光要求:至少应满足窗地比(开窗面积与房间地板面积的比值，可不分朝向)?0.2，建筑节能应满足窗墙比(开窗面积与所在朝向墙面积的比值)南墙?0.50、东西墙?0.35、北墙?0.30 。设计小屋，屋顶采用阶梯型，阶梯竖直部分安置窗户，墙面上选择与池板尺寸相同的窗户。 对于铺设方案，屋顶采用贴附铺设，将池板安置于阶梯横面上，挑檐采用架空铺设。各垂直墙面选用贴附铺设安置池板。求得小屋优化后发电量和经济效益。 4 5 模型的建立与求解 5.1 光伏电池的贴附铺设 5.1.1 模型的确立 光伏电池在贴附铺设时太阳能辐射强度是影响太阳能光伏发电的主要因素，为使小 屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小，即经济效益尽 可能大，建立多目标优化模型。 5.1.2 模型的准备 小屋各个外表面的面积: 222，，; Sm,65.8Sm,4.9Sm,59.4屋顶屋顶窗屋顶空闲 22222，，，，; Sm,33.3Sm,3.4Sm,0.6Sm,0.2Sm,29.2北墙北门北横窗北纵窗北墙空闲 22222，，，，; Sm,32.3Sm,2.5Sm,9Sm,1.5Sm,19.2南墙南圆窗南门南窗南墙空闲 222Sm,22.7，Sm,2.8，Sm,19.2 ; 东墙东门东墙空闲 2Sm,22.7。 西墙 5.1.3 模型的建立与求解 以小屋屋顶为例，其余各墙面依据此法依次求解。 以经济效益及发电量为目标函数建立多目标优化模型: 一级目标函数:经济效益=发电量*电价-电池价格-逆变器价格 二级目标函数:发电量=太阳辐射强度*电池板面积*光伏电池转换效率*逆变器逆变效率 PPP,，要求解模型首先利用求得小屋屋顶太阳辐射总强度，对其进行分类筛总直射散射 wwwwww选，分为0 ~30 、30 ~80 、80 ~200 、200以上，共四222222mmmmmm类，并计数求出相应的比例为A类单晶硅:B类多晶硅 :C类薄膜=3309:666:262=16:2:1 利用模糊算法建立模型求解光伏电池的型号及数量: 目标函数: min{}cncncn，， (4) AABBcc S.T. nnn::16:2:1, ABC, , nSnSnSS，，, ,AABBCC屋顶空闲 , cUI,，14.9,A开路短路 ,cUI,，12.5B开路短路 , cUI,，4.8,C开路短路 , 带入附件4中大同市的气象数据和附件3中池板的规格和价格，求解得到:小屋屋 5 顶可以贴附铺设A类光伏电池35个，B类光伏电池4个，C类光伏电池2个。根据附件3计算各种型号的光伏电池的性价比，并比较其转换效率得到:小屋屋顶可以贴附铺设35个光伏电池组件A3，4个光伏电池组件B2， 2个光伏电池组件C2. 结合光伏电池组件分组阵列连接要求，确定光伏电池的连接方式为:35个光伏电池组件A3分为6组，前5组6个电池并联，见图2，最后一组5个电池并联(见图3);4个光伏组件B2串联，见图4;2个光伏组件C2并联，见图5。 根据电池组件分组数量和容量以及逆变器的选配要求，选配相应的逆变器的容量和数量:光伏电池A3的连接组合均选择逆变器SN4;光伏电池B2选择逆变器SN12;光伏电池C2的连接组合均选择逆变器SN7. (1) fWkcccccc=35426，,,,,,,屋顶屋顶电池A3电池电池逆逆逆BCSNSNSN224127 (2) WPSPSPS=3542，，，，，，，，，，，,,,,,,27AABBSNCCSN2SN4屋顶 (3) PPSPSPS=3542，，，，，132232ABC屋顶 w元k =0.5 ， 屋顶上一年之内太阳辐射强度在200 以上的总和， 屋顶pp221kwh,m w上一年之内太阳辐射强度在80以上的总和， 屋顶上一年之内太阳辐射强度在p23m w30以上的总和。 2m 通过c语言编程(程序见附录1)得结果如下: 屋顶35年发电量: Wkw,736123.5屋顶 同理可求得小屋其它各面的电池铺设，逆变器选配及发电量。 5.1.4结果的呈现与分析 a、小屋屋顶的电池铺设及逆变器选配 图1 屋顶光伏电池贴附铺设图 说明:绿色矩形表示光伏电池B2，共4个;黄色矩形表示光伏电池C2，共2个;黑色矩形表示光伏电池A3，共35个。 6 组件A3 逆变器SN4 图2 光伏电池组件A3的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池A3 组件A3 逆变器SN4 图3 光伏电池组件A3的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池A3 逆变器B SN12 2 图4 光伏电池组件B2的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池B2 7 逆变器SN7 组件C2 图5 光伏电池组件C2的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池C2。 35年内总发电量与经济效益分析: 35年内小屋屋顶的总发电量为 Wkw,736123.5屋顶 35年后小屋屋顶所得经济收益，从第18年开始经济收益为正值，f=15.5970万元屋顶 即投资的回收年限为18年。 b、小屋南面的电池铺设及逆变器选配 图6 小屋南面光伏电池贴附铺设图 说明:图中蓝色矩形表示光伏电池C10，共22个;黑色矩形表示光伏电池A3，共6个。 A逆变器SN12 3 图7 光伏电池组件A3的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池A3 8 C10 逆变器 SN11 图8 光伏电池组件C10的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池C10 35年内总发电量与经济效益分析: 35年内小屋南面的总发电量为 Wkw,151609.5南面 35年后小屋南面所得经济收益，从第18.26年开始经济收益为正f=3.1573万元南面 值，即投资的回收年限为18.26年。 c、小屋北面的电池铺设及逆变器选配 图9 小屋北面光伏电池贴附铺设图 说明:图中红色矩形表示光伏电池C5，共12个;绿色矩形表示光伏电池B2，共3个。 逆变器SN7 B1 图10 光伏电池组件B1的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池B1 9 C5 逆变器SN14 图11 光伏电池组件C5的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池C5 35年内总发电量与经济效益分析: 35年内小屋北面的总发电量为 Wkw,335989.1北面 35年后小屋北面所得经济收益，从第7.74年开始经济收益为正f=12.6691万元北面 值，即投资的回收年限为7.74年。 d、小屋东面的电池铺设及逆变器选配 图12 小屋东面光伏电池贴附铺设 说明:图中红色矩形表示光伏电池C5，共5个;青色矩形表示光伏电池B3，共5个; 黑色矩形表示光伏电池A3，共4个。 逆变器SN12 A3 图13 光伏电池组件A3的连接电路图 10 说明:图中矩形均表示光伏电池A3 逆变器B3 SN7 图14 光伏电池组件B3的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池B3 C5 逆变 器 SN12 图15 光伏电池组件C5的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池C5 35年内总发电量与经济效益分析: 35年内小屋东面的总发电量为 Wkw,311818.5东面 35年后小屋东面所得经济收益，从第12.23年开始经济收益为正f=9.5232万元东面 值，即投资的回收年限为12.23年。 e、小屋西面的电池铺设及逆变器选配 图16 小屋西面光伏电池贴附铺设 说明:图中黄色矩形表示光伏电池C2，共8个;青色矩形表示光伏电池B3，共4个;黑色矩形表 示光伏电池A3，共8个。 A3 逆变器 SN13 11 图17 光伏电池组件A3的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池A3 B3 逆变器SN7 图18 光伏电池组件B3的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池B3 C2 逆变器 SN11 图19 光伏电池组件C2的连接电路图 说明:图中矩形均表示光伏电池C2 35年内总发电量与经济效益分析: 35年内小屋西面的总发电量为 Wkw,343415.3西面 35年后小屋西面所得经济收益，从第12.78年开始经济收益为正f=10.2007万元西面 值，即投资的回收年限为12.78年。 通过C语言编程(附录2)求得小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效益(当前民用电价按0.5元/kWh计算)及投资的回收年限: 表1 发电量及经济效益表 屋顶 东立面 西立面 南立面 北立面 合计 34 2 4 5 5 8 4 8 6 22 12 3 5 年发电量(kw) A3 B2 C2 A3 B3 C5 A3 B3 C2 A3 C10 C5 B1 23369 9899 10902.15 4813 10666.35 59649.5 年收益(万元) -20.04 -5.5728 -6.4248 -4.1825 -3.5970 -34.2443 35年收益(万元) 15.5970 9.5232 10.2007 3.1573 12.6691 51.1473 35年发电量(kw) 736123.5 311818.5 343415.3 151609.5 335989.1 1569881.9 单位发电量费用3890.9 3040.2 2953.3 3149.9 17662.2 (元) 投资回报年限18.15 12.23 12.78 18.26 7.74 (年) 5.2 光伏电池的架空铺设 5.2.1 模型的确立 12 光伏电池的架空铺设目的是对其接收光照强度的角度进行优化，为此本文选用太阳辐射接受面最佳倾角模型，得出影响池板的发电量的关键因素，从而得出架空铺设下的经济效益。 5.2.2 模型的准备 研究倾斜面上的辐射量计算公式，整理分析大同市气象数据，对大同市季节最佳倾角进行分析计算。 5.2.3 模型的建立与求解 倾斜面上接受的太阳辐射包括直射辐射、散射辐射和地面反射辐射。 ,(1)太阳光入射角计算公式: cossincoscossincossincoscossinsincoscoscossinsincossin,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，，， (5) ，，，， ,赤纬角计算: ,284，n,, (6) ,，，23.45sin2,,,,180365,, 倾斜面与水平面上接受到的直射辐射分别为: (7) II,cos,bn (8) II,cos,bon0 试中: 垂直于太阳光线平面上的直射辐射强度，根据前两式得: In cos, (9) II,bb0cos,0 ,注: 倾斜面与水平面夹角，即倾角 太阳光入射角 , ,,0，时，水平面的太阳光入射角: ,,0 cossinsincoscoscos,,,,,,,， (10) 0 (2)倾斜面上天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空穹顶均匀分布的散射辐射量两部分组成，其计算公式为: IIbobo,，,，[0.5(1)(1cos)], (11) IIRddoBIIoo IRI式中:为水平面上散射辐射强度;为倾斜面上与水平面上直射辐射量之比为大bdoo气层外水平面太阳辐射强度，由下式确定: 2,,24360no,，，II(10.033cos)(coscossinsinsin),,,,, (12) osco365360, 2Wm/I,式中:为太阳常数，取1353;为水平面上日落时角，按以下公式确定 sco ,,,,,arccos(tantan) (13) o 13 (3)地面的反射辐射: 1cos,, (14) III,，(),gbodo2 为地面反射率 , 将式(8)，(9)，(12)带入式(1并整理可得到倾斜面上的辐射强度，如下式所示 IIcos,cos1cos,,,bobo (15) IIIII,，，,，，，[0.5(1)(1cos)](),,bodobodocoscos2IoI,,ooO 当太阳时与北京时间相差1小时以内时，用北京时间代替当地太阳时。 表2 大同市不同季度最佳倾角与太阳辐射强度百分数表 每季度太阳辐射强度百分 最佳倾角 数 冬季: 6819% (12~02) 春季:16.5% 28 (03~05) 夏季:27.5% 35 (06~08) 秋季:37% 48 (09~11) L H ,, d 图20 屋顶架空铺设池板间隔参考铺设方式图 d,LH:池板长度 :池板间距 :支架高度 :池板倾角 :太阳最小入射角 , 5.2.4 结果的呈现与分析 各垂直墙面的光伏电池架空后形成的阴影会对阴影中的光伏电池的吸收效率产生影响，通过加大池板间距来提高对光照的利用率，使得电池板的数量减少，经济效益下降，因此对于东、西、南、北墙的光伏电池保持平铺，只对屋顶进行架空铺设。 14 图21 架空铺设的屋顶池板排布图 表3 屋顶光伏电池架空后的发电量和经济收益 屋顶 年发电量(kw) 34 2 5 A3 B2 C2 23846 年收益(万元) -20.0168 35年收益(万元) 16.3483 35年发电量(kw) 751149 单位发电量费用(元) 3890.9 投资回报年限(年) 17.70 由表3可知屋顶的电池架空35年后的收益比平铺35年的收益多出7513元。投资回报年限为17.7年比贴附铺设的投资回报年限提前。 5.3 小屋的优化设计 基于前两问对小屋的墙面、屋顶的平铺和架空铺设，结合最佳倾角，在考虑采光，建筑节能要求的情况下，给出小屋的优化设计方案。优化后的小屋规格见附录3。 优化后的小屋仍然处于大同市，其倾斜面太阳辐射最佳角度、太阳辐射总量等数据仍然适用，优化后的小屋各垂直墙面依照原池板铺设比例进行铺设，屋顶采用阶梯式铺设方法，采光系统不占用池板铺设空间，提高池板的有效受光面积，提高经济效益。 15 图22 优化后小屋立体图 图23 小屋北墙池板设置 S N 1 5 图24 (北面)光伏电池组件C5的连接电路图 16 B1 SN14 图25 (北面)光伏电池组件B1的连接电路图 图26 小屋东墙池板设置(与西墙设置相同) A3 S N 4 图27 (9个)(东面)光伏电池组件A3的连接电路图 B2 SN7 图28 (东面)光伏电池组件B2的连接电路图 17 C2 SN3 图29 (东面)光伏电池组件B2的连接电路图 图30 小屋南墙池板设置 A3 S N 1 5 图31 (南面)光伏电池组件A3的连接电路图 B3 SN12 B3 SN7 图32 (南面)光伏电池组件B3的连接电路图 18 C10 S N 1 图33 (南面)光伏电池组件C10的连接电路图 图34 小屋屋顶池板设置 A3 S N 3 图35 (屋顶)光伏电池组件A3的连接电路图 SN7 B3 图36 (屋顶)光伏电池组件B3的连接电路图 C5 SN11 图37 (屋顶)光伏电池组件C5的连接电路图 通过对小屋各个面的池板设置，依据问题一中的计算方法得出优化后小屋的各个参数。 19 表4 优化后的小屋各个面的参数 屋顶 东西 南 北 总计 A3 B2 C2 A3 B3 C5 A3 B3 C10 C5 B1 年发电量 34985 7201 21492 34879 98557 年收益 -27.376 -2.4086 -13.39 -9.4274 -52.602 35年收益 27.7253 8.5728 19.38 51.6 115.08 35年电量 1102027.5 226831 676998 1098688 3104545 单位发电量费用 2820 1932 3158.6 1464.8 耗资 18.0853 2.7687 14.4603 11.1714 46.0857 电池总面积 83.68 14.331 45.78 76.27 220.061 回报年限 10.33 7.69 13.45 6.4 6 模型的检验 本文对模型采用两种方式进行残差检验，一是检验一日之内太阳辐射瞬时值，二是检验一日之内辐射总量，比较实际值和所得值，考核本模型的优劣，通过检验得:数据较为合理。 7 模型的评价与推广 7.1 模型的评价: , 模型的优点: (1) 本文所建的多目标优化模型综合考虑了多方面的影响因素，实现了发电量与经济 效益双赢。 (2) Ray异质分布模型考虑了斜面上天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天 空穹顶均匀分布的散射辐射量两部分组成，与实际情况较为相符。 (3) 小屋设计采用阶梯型屋顶，窗户安置巧妙，充分利用小屋资源。 (4) 模糊算法所得数据与实际较为相符。 , 模型的缺点: 1) 本文设计小屋池板铺设时，未考虑风力，气候，支架费用等贴合生活的因素，有( 一定误差。 (2) 没有考虑35年的经济发展(如通货膨胀)的影响。 (3) 太阳辐射接受面最佳倾角的确定应按照当地气象条件下进行计算，而通过当地纬 度的基础上加5-10度的估算得到的倾角误差较大。 (4) 应将接受面方位角向东偏一定角度，在对应最佳倾角下可增加接收到的辐射量。 7.2 模型的推广: 本文所建模型除了可应用于太阳能小屋设计问题，还可应用于异质结构的应变和应力分布模型的研究、环境规划问题、剧场演出安排问题、评定科研成果等级的指标。 8 参考文献 [1] 通过对现实对象的分析，处理数据并构建模糊型数学模型。用隶属关系将数据元素集合灵活成模糊集合，确定隶属函数，进行模糊统计多依据经验和人的心理过程，它往往是通过心理测量来进行的，它研究的是事物本身的模糊性。 [2] 该模型是对散射辐射强度的计算方法，它认为:倾斜面上散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空穹顶均匀分布上的散射辐射量组成的. [3] 林媛，太阳辐射强度模型的建立及验证，《安徽建筑工业学会学报(自然科学版)》， 20 Vol.15 No.5; 44―46,2007年10月. [4] 申政等，太阳辐射接受面最佳倾角的计算与分析，《天津城市建筑学院学报》，Vol.15 No.1,61―64,2009年3月. [5] Frank R. Giordano等，《数学建模》(原书第三版)，机械工业出版社，2006年3月. [6] 光伏逆变器安装位置的要求 2012-08-07 来源: 太阳能人才网 本信息来源于太阳能人才网|www.solar001.com 原文链接: [7] 太阳能电池板倾角如何计算 [8] 实验二 太阳能电池板方位角、倾斜角的选择及太阳能组件支架的安装 9 附录 附录1 #include int main() {double a,b,c,d,e,w; printf("请输入相应光伏电池的效率和相应逆变器的效率\n"); scanf("%f %f",&a,&b); printf("请输入电池的数量和面积,还有对应的光照强度总和\n"); scanf("%f &f %f\n",&c,&d,&e); w=a*b*c*d*e; printf("%lf\n",&w); return 0; } 附录2 #include int main() {float a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3,d1,d2,d3,e1,e2,e3,f1, f2,f3,g1,g2,g3,shouyi,haozi,w,w1,w2,w3; printf("请输入3种光伏电池的效率和相应逆变器的效率\n"); scanf("%f %f %f %f %f %f",&a1,&a2,&a3,&b1,&b2,&b3); printf("请输入3种电池的数量和面积,还有对应的光照强度总和\n"); scanf("%f &f %f %f %f %f\n",&c1,&c2,&c3,&d1,&d2,&d3,&e1,&e2,&e3); w1=a1*b1*c1*d1*e1;w2=a2*b2*c2*d2*e2;w3=a3*b3*c3*d3*e3; w=w1+w2+w3; printf("年发电量:%d\n",&w); printf("输入3种电池价格和对应逆变器的总价格"); scanf("%f %f %f %f %f %f\n"，&f1,&f2,&f3,&g1,&g2,&g3); haozi=c1*f1+c2*f2+c3*f3+g1+g2+g3; shouyi=0.5*w-haozi; 21 s=c1*d1+c2*d2+c3*d3; printf("耗资:%d\n",&haozi); printf("第一年的收益:%d\n",&shouyi); printf("单位发电量的费用:%d"，&(haozi/s)); return 0; } 附录3 新屋屋顶 新屋北墙 新屋东墙 新屋南墙 22 新屋西墙 内部资料 请勿外传 23 A tjA(万kWh)b'bashfP'shfPshg1Pd'e'e'Pshg1cdPq 24