建模太阳能小屋设计问题

摘要在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池。这种技术的关键元件是太阳能电池。选择最实用的逆变器以此确定光伏电池组的类型及串并联方式，后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电系统装置。又联系小屋实际的面积，及小屋各面对光照吸收的不同强度以确定光伏电池最优铺设方法。问题一，根据题中所给的条件，综合考虑如太让辐射强度，光线入射角，环境，建筑无所处的地理纬度，地区气候与气象条件，安装部位及方式等等的所有影响因素，选择最适合的逆变器，由逆变器的容量等各方面因素确定光伏电池组，又根据山西大同的气象数据以及小屋各面面积来确定光伏电池的铺设方法，综合光线强度，光伏电池的工作年限以及光伏电池和逆变器的价格，设计出的容量WP与太阳能电池阵列工作电压VP，选配相应的逆变器的容量和数量，确定硅电池平板的串联块数与并联组数。选择一套最经济实用的光伏电池的铺设方案。问题二，因为电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，所以安装太阳能板支架，一般气象站测量的是水平面上的太阳总辐射量，而光伏发电系统中太阳电池板是倾斜放置的，因此需要计算出其倾斜面上的太阳总辐射量。利用Matlab编程设计得出。经多方面计算采用双轴跟踪方式，太阳直射光线始终垂直于电池板，即安装倾角和方位角都随太阳高度角和方位角的变化而化。问题三，根据附件七给出的小屋建筑要求设计出了小屋的外形图，根据问题一、问题二的结论作出新型小房子的模型。关键词：光伏电池组件太阳能电池组CAD作图Matlab编程系统最优化原理一问题重述在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面(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交流电才能供家庭使用，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还受诸多因素的影响。分别给出小屋外表面光伏电池的铺设方案，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.问题1：请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，请选择架空方式安装光伏电池，重新考虑问题1。问题3：根据附件7给出的小屋建筑要求，请为大同市重新设计一个小屋，要求画出小屋的外形图，并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池，给出铺设及分组连接方式，选配逆变器，计算相应结果。二问题分析根据题中所给信息及约束条件，通过对山西大同光照强度的分析，选择最实用的逆变器以此确定光伏电池组的类型及串并联方式，又联系小屋实际的面积，及小屋各面对光照吸收的不同强度以确定光伏电池的铺设方法。在建模过程中，大量的使用了CAD等工具进行作图和数据分析，综合考虑了逆变器价格及光伏电池的价格以便找出最有经济效益的方案。问题一中太阳能发电功率量值取决于负载24h所能消耗的电力H(WH)，由负载额定电源与负载24h所消耗的电力，决定了负载24h消耗的容量P(AH)，再由附件4考虑到平均每天日照辐射量的影响，计算出太阳能电池阵列工作电流IP(A)。由考虑到太阳能电池因温度升高而引起的温升电压VT(v)及反充二极管P-N结的压降VD(V)所造成的影响，则可计算出太阳能电池阵列的工作电压VP(V)，由太阳电池阵列工作电源IP(A)与工作电压VP(V)，便可决定平板式太阳能板发电功率WPW，再根据光伏电池年效率的不同，从而设计出太阳能板容量，由设计出的容SWP与太阳能电池阵列工作电压VP，选配相应的逆变器的容量和数量,确定硅电池平板的串联块数与并联组数。第二问中在太阳能应用中，通常总是将采光面倾斜放置，所以选择最佳的倾角是太阳能工程设计的关键之一.最佳倾角的概念，在不同的应用中是不一样的.在独立光伏发电系统中，由于受到蓄电池荷电状态等因素的限制，因此要综合考虑光伏方阵面上太阳辐射量的连续性、均匀性和极大性，而对于多数太阳能热利用或并网光伏发电系统等，通常总是要求在全年中得到最大的太阳辐射量.本文即以倾斜面上接收到最大的太阳辐射量作为最佳倾角一一般气象台站提供的只是水平面上的太阳辐射资料，需要通过比较复杂的计算来确定倾斜面上的太阳辐射量.本文在计算天空散射辐射量时采用了Hay模型，经过推导，得到了朝向赤道倾斜面冬半年最佳倾角的数学表达式，并对我国一些地区朝向或偏离赤道倾斜面的最佳倾角进行了计算和分析.第三问根据附件7给出的小屋建筑要求，请为大同市重新设计一个小屋，要求画出小屋的外形图，并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池，给出铺设及分组连接方式，选配逆变器，计算相应结果。三模型假设1首先选取符合一定规格的逆变器。光伏逆变器的输入能量为太阳电池阵列转换的太阳能，所以，其动态性很强，受日照，天气，季节，温度影响较大。由于光伏并网逆变器输入能量的特殊性，其输出功率具有不连续不确定的特点，白天随日照强度，温度等因素的变化而变化，晚上无能量输出，对电网有周期性冲击。（详见图1图2）从中图（a）中，可以看出短路电流近乎与日照强度成正比增加，开路电压随着日照强度的增大而略微增加。随着日照强度的降低，总体效果会造成太阳能电池的输出功率下降如图（b）；从图（c）中可以看出，温度上升使太阳电池开路电压下降，短路电流Isc则轻微增大。总体上，温度升高会造成太阳能电池的输出功率下降，如图（d）所示

（a）不同光照下的I-V曲戏（b）（a）不同光照下的I-V曲戏（b）不同光照下的F-V曲线为了使整个光伏!嘛出最大的能量，并网逆变器要具备m需跟踪功能，选择单机容量较少的多台机器组合的方式，因此选取SN6SN17这两种逆变器。（1）单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。使用寿命一般可达15年，最高可达25年。（2）多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池的光电转换效率较少，其光电转换效率约12%左右，从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。

（3）非晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，随着时间的延长，其转换效率衰减。不同光照强度的影响。光照强度越强，组件能输出的光电流就越大，输出功率也越大。一般来说，光电流随光强的增长呈线性关系。（详见图3）眄圆村二filmw/m2!削w桐泌*对光电流——光强关系（图3）根据大同市水平面月平均日辐射量/MJ•m-2.d-i（详见附录一）太阳辐射度与太阳光照射到房屋的倾角有关。（太阳照射房屋角度详见附录二）选择架空方式大同市太阳辐射量经验公式及最佳倾角程序流程图（详见附录三）四模型建立和求解眄圆村二filmw/m2!削w桐泌*对光电流——光强关系（图3）4.1对问题一的分析处理4.1.1电池组串并联数求法1.计算负载24h消耗容量P(AH)P=H(24小时所消耗的电力WH)/VV负载额定电源选定每天日照时数T(H)计算太阳能阵列工作电流IP(A)=P(1+Q)/TQ——按阴雨期富余系数，Q=0.21〜1.00确定蓄电池浮充电压VF镉竦(GN)和铅酸(CS)蓄电池的单体浮充电压分别为1.4〜1.6V和2.2V。太阳能电池温度补偿电压VTVT=2.1/430(T-25)VF计算太阳能电池阵列工作电压VPVP=VF+VD+VT其中VD=0.5〜0.7约等于VF太阳电池阵列输出功率WP平板式太阳能电板。WP=IPXUP根据VP、WP在硅电池平板组合系列表格，选配相应的逆变器的容量和数量，确定标准规格的串联块数和并联组数。最终选取B2C6两种电池板4.1.2在小房上铺设光伏电池板小屋个面面积(除门窗，单位mm2):房顶面积：65766453东立面可用面积面积：24230000南立面可用面积：18540000西立面可用面积：26980000首先，将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量Ht，转换成在标准光强下的平均日辐射时数H：H=HtX2.778/10000h(h)式中：2.778/10000(h・m2/kJ)为将日辐射量换算为标准光强(1000W/m2)下的平均日辐射时数的系数。因此，大同标准光强(1000W/m2)下的平均日辐射时数H和年平均日辐射时数Ha为:H=17991.87586*2.778/10000=4.9981(h)Ha=H*365=1824.3065(h)系统效率按n=16.39%估计，日发电量与年发电量计算公式如下：W=Pr*H*n=26021.25504(W)Wa=Pr*Ha*n=9566515.2(W)由于光伏组件在0-10年效率按100%，10-25年按照90%折算，25年后按80%折算，所以计算35年的年发电量就要考虑电池的损耗问题10*wa+15*wa*90%+10*wa*80%=956651252+129147955.2+76532121.6=1162331328.6(W)图形一：屋顶俯视图(C3)电池板造价C3：12+8+4+8=32（个）32*4.8*100=15360（元）逆变器造价C3:99*8=792（V）由于792V符合要求的逆变器只有SN17、SN18，由于价格因素，选择SN17逆变器，价格为43750元。总造价：15360+43750=59110（元）图形二：南面（B2、C6）

电池板B2:1*3750=3750（元）C6:130*19.2=2496（元）电池板造价：3750+2496=6246（元）逆变器B2:45.98*1=45.98（V）可选SN2、SN3、SN4、SN5、SN6,由于SN2和SN3价格比较低，SN2逆变效率为84%,SN3逆变效率为86%，所以选择SN3一组。C6：26.7*2.9=774.6（V）由于电压774.6V在SN17、SN18中，SN17必较便宜，所以选择SN17一组。逆变器造价：2*43750+4500=87500（元）总造价：6246+43750*2+4500=93746（元）图形三:北面（C6）C6：2*9+15+9*7+4*7+9*9-2+5*9=248（个）249*19.2=3763.2（元）逆变器B2:45.98*1=45.98（V）可选SN2、SN3、SN4、SN5、SN6,由于SN2和SN3价格比较低，SN2逆变效率为84%,SN3逆变效率为86%，所以选择SN3一组。逆变器造价：4500*1=4500（元）图形四：东面（C6）640SuOC'irmC6:196*4.8*4=3763.2（元）C6：26.7*2=53.4（V）可选SN2、SN3、SN4、SN5、SN6，由于SN2和SN3价格比较低，SN2逆变效率为84%，SN3逆变效率为86%，所以选择SN3一组。逆变器造价：1*4500=4500（元）总造价：376302+4500=8263.2（元）图五：西面房屋设计图（B2、C6）以西面图形为例，计算太阳能光伏电池板的造价组件尺寸（mm*mm）转换为以（m*m）为单位选取光伏电池为多晶硅B2和薄膜电池C6B2的面积：1.956*0.991=1.938396（m2）C6的面积：0.31*0.355=0.11005（m2）长方形的面积：7.7*3.2=22.72（m2）三角形的面积：（7.1*1.2）/2=4.26（m2）长方形和三角形面积之和：22.72+4.26=26.98（m2）长方形B2串联成的面积：长：0.991*7=6.937（m）空余0.163m宽：1.956*1=1.956（m）C6串连成的面积：长：20*0.355=7.1（m）无空隙宽：4*0.31=1.24（m）并联拼成B2、C6的宽：1.24+1.956=3.196（m）空余0.004（m）剩余面积：0.163*0.004=0.000652（m2）三角形C6串连成的面积：26*0.31*0.355=2.8613（m2）剩余4.26-2.8613=1.3987（m2）西面空余的面积：26.98-0.000652-1.3987=25.58（m2）造价：B2=7*12.5*320=26250（元）C6=（20+26）*4.8*4=883.2（元）西面电池组造价=26250+883.2=27133.2（元西面逆变器B2:45.98*7=312.86(V)C6:26.7*20=534(V)26.7*26=694.2(V)由于考虑串并联问题，有20个电池组串联和另外的26个电池组并联符合要求的逆变器只有SN17、SN18,由于价格因素，选择SN17逆变器，价格为43750元。总造价：27133.2+43750=70833.2(元)建造太阳能小屋总的花费费用为：70833.2+8263+59110+97746+4500=240452.4(元)按当前民用电价0.5元/千瓦时35年共回本(1162331328.6/1000)*0.5=581165.6643(元)平均一年回本581165.6643:35=16604.733(元)240452.4；16604.733=14.5(年)即14.5年即可回本当直流输入电压在标定范围内，输出负载在额定功率范围内，逆变部分能够在220V或110V正常工作，当负载功率超过额定功率或输出端短路，自动保护电路工作，切断交流输出，以保证逆变器不受损我们在选用光伏电池组的时候会考虑的许多因素，所以根据EXCEL数据处理得到(附录一)一个到几个性价比比较高的电池组首先，将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量Ht，转换成在标准光强下的平均日辐射时数H：H=HtX2.778/10000h(h)式中：2.778/10000(h・m2/kJ)为将日辐射量换算为标准光强(1000W/m2)下的平均日辐射时数的系数。因此，大同标准光强(1000W/m2)下的平均日辐射时数H和年平均日辐射时数Ha为：H=17991.87586*2.778/10000=4.9981(h)Ha=H*365=1824.3065(h)系统效率按n=16.39%估计，日发电量与年发电量计算公式如下：W=Pr*H*n=26021.25504(W)Wa=Pr*Ha*n=9566515.2(W)由于光伏组件在0-10年效率按100%，10-25年按照90%折算，25年后按80%折算，所以计算35年的年发电量就要考虑电池的损耗问题10*wa+15*wa*90%+10*wa*80%=956651252+129147955.2+76532121.6=1162331328.6（W）按当前民用电价0.5元/千瓦时35年共回本（1162331328.6/1000）*0.5=581165.6643（元）平均一年回本581165.6643:35=16604.733（元）4.2对问题二的分析处理4.2.1山西大同地区太阳辐射量经验公式及Matlab编程通过Matlab编程，结合气象学模型得到山西省不同地区一年的日小时平均太阳辐射量理论值，并与山西省各地区2009年的全年实测值分别拟合回归。由于山西各地区纬度和海拔的差异，以太原地区为对象对太原太阳辐射量经验公式进行讨论。其他地区计算方法相同。经分析计算得到太原地区太阳辐射量理论数据的拟合公式和修正系数。理论拟合公式为：Q'=0.0293t2+4.9138t+625.8072修正系数为：Q=0.8557则可得经验公式为：Q=Q（0.0293t2+4.9138t+625.8072）为简化计算，山西各地区太阳辐射量的计算，经验公式的获得及最近倾角计算，均采用Matlab编程软件实现，编辑计算流程详见附录三。大同地区纬度为40.1°，经Matlab编程软件编辑的计算流程最佳倾角为P冗护=37.3°根据问题一得，小房子四周墙壁覆盖方式不变，顶盖原先凹槽处安装以立柱为承重受力点安装太阳能板支架，具体实施方法是在大楼屋顶顶部空间构建钢结构平台，在平台上搭建三角钢支架结构，光伏组件通过固定在三角钢支架上的铝合金导轨进行铺装。凹槽处面积为3.6x1.36=4.896m2根据附件3得出选A3转化率最高的为18.70%A3表面积为1.580x0.808=1.27664m24.896:1.27664^3.835（块）所以选3块A3一块A1A3价格为46.1x14.9=686.89（元）与A1相等共用686.89x3+686.89=2747.56（元）即比问题一预算多2747.56元，为240452.4+2747.56=243199.96元4.2.2求解（1）朝向赤道倾斜面上的最佳倾角太阳辐射量的计算确定朝向赤道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein2的计算方法：倾斜面上的太阳辐射总量H由直接太阳辐射量H、天空散射辐射量Ha和地面反射辐射量H三部分所组成，并认为天空散射辐射量是均匀分布的.然而这种各向同性的假设是很不恰当的，显然，在北半球，南面的天空散射辐射要比北面大.Koronakis_3指出，6月份南面的天空散射辐射量平均要占63，在南半球则正好相反.为此，Bugler主张将各向同性的直接辐射量增加5，Cohen提出将观测的总辐射量与大气层外相应量的

比值加一经验修正量，Ineichen认为散射辐射量至少等于直接辐射量的69/5].此外，Hay5]、Klucher_6]、Perez7等也分别提出了天空散射各向异性模型的计算方法.Jain等分析认定Hay模型较为简明实用.Hay模型认为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，可表达为H=H^bR+—1-^bG+cos&)(1)dtdHb21H)L0'0'」式中：H和Ha分别为水平面上直接和散射辐射量尺为倾斜面与水平面上直接辐射量之比，H。为大气层外水平面上太阳辐射量；为倾角.这样，求倾斜面上太阳辐射量的公式可改为%=HR+式可改为%=HR+%H1

——bR+—0+cosP)+2pHG-cosP)(2)式中：H为水平面上总辐射量；ID为地物表面反射率.一般情况下，最后一项地面反射辐射量很小，只占H_的百分之几.(2)朝向赤道倾斜面上最佳倾角的确定要直接从式(2)求出对应于最大太阳辐射量倾角的数学表达式相当困难，分析条件可知，在9月20日至次年3月20日的“冬半年”中，太阳赤纬为负值.如当地纬度为，通常总有(p-P)<^，因此倾斜面上日出时角①和水平面上日出时角①相等，①=«这时可以直接推导出最佳倾角的数学表达式.5将式(2)改写为’町’L(H-H)x(L(H-H)x(1+cosP)+1pHG一cosp)(3)对于确定的地b2H0b20[bHJ'07点，其太阳辐射量及地面反射率均为常量，可将丑广对Rb求导，并令dH&=0可得dRbdpsinP2[】+HHJH'07HdH0-H)—pH0inP(sinpcotPdRbdpsinP2[】+HHJH'07HdH0-H)—pH0inP(sinpcotP-cosp)cos8sin&^-[J&^(4)同时由Rb对p求导，可得(sinp+cospcotP)sin8lxcospcos5.n..八sin®8+180sinpsin8dR.b=sindP(5)考虑到水平面上太阳辐射总量H=H+H(6)，将cos%=-tanptan8代入式(5)-1整理后可得P=arctan0pt2H+2HHH7—0"-"kbd[1-H}LHJbIHJntan2ptan%+%x+(1-p)[

tanptan①

kn)①81808J(7)由上可知知，Pt除了取决于纬度及月份外，还与当地太阳辐射量的分布情况等因素有关，实际上也可以编制计算机程序来进行计算。(图一)太阳光线一一屋顶剖面图

房顶2偏离赤道倾斜面上太阳辐射量计算房顶朝向赤道的倾斜面上能接收到较多的太阳辐射量.然而，在有些情况下，可能受到地形、地物等条件的限制，无法正对赤道安装.对于偏离赤道的倾斜面上太阳辐射量的计算，普遍采用Klein推导，后经修正11阳的计算方法n，其中叮侦—①）sin5（sin甲cosP-cos甲sinPcosy）+cos5（sin①一sin①）x（cos甲cosP+sin甲sinPcosy）+（cos①一cos①）cos5sinPsiny180s5sJQJQ•H..q）2cos甲cos5sin①+sin甲sin5Is180；(8)式中：)，为方位角，正南方为0，偏东为负值，偏西为正值；和分别为倾斜面上日出和日落时角，由下式确定①sr=-minfAB±JA2一B下式确定①sr=-minfAB±JA2一B2+1arccosA2+1IV7①s5①5=min[fAB土JA2一B2+1'arccosA2+1IV7(9)如)，＜0，式中括号内AB后取正号，括号内AB后取负号;A=co叩+给>o则相反.其中sinytanPtanyj（10）然B=tan5荣--^[VtanysinytanPJ而，应用式(9)、(10)却有明显的问题，当一0或y一0时，和B均为无穷大，出现奇点，无法求出日出和日落时角.而且y不论正负值，代入的结果是一样的，不必分别通过不同计算.后来Bushelll。提出了解决的办法，计算倾斜面上日出和日落时角公式改为①=min<s8arccos+arcsin(11)当Hb/H=0,即直接辐射量为零sr(a1(c1——+arcsin—"D改为①=min<s8arccos+arcsin(11)当Hb/H=0,即直接辐射量为零sr(a1(c1——+arcsin—"DJ1DJ①-arccos由上苛知，&七出了取决于纬度及月份外，还与当地太阳辐诽量的分布情况等因素有关，实际上也可以编制计算机程序来进行计算。（山西各地区太阳辐射量经验公式及最佳倾角程序流程图详见附录三）将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量Ht，转换成在标准光强下的平均日辐射时数H：H=HtX2.778/10000h（h）式中：2.778/10000（h・m2/kJ）为将日辐射量换算为标准光强（1000W/m2）下的平均日辐射时数的系数。因此，大同标准光强（1000W/m2）下的平均日辐射时数H和年平均日辐射时数Ha为：H=17991.87586*2.778/10000=4.9981（h）Ha=H*365=1824.3065（h）系统效率按n=16.39%估计，日发电量与年发电量计算公式如下：W=Pr*H*n=26021.25504（W）Wa=Pr*Ha*n=9566515.2（W）由于光伏组件在0-10年效率按100%，10-25年按照90%折算，25年后按80%折算，所以计算35年的年发电量就要考虑电池的损耗问题10*wa+15*wa*90%+10*wa*80%=956651252+129147955.2+76532121.6=1162331328.6（W）按当前民用电价0.5元/千瓦时（1162331328.6/1000）*0.5=581165.6643（元）4.3对问题三的分析处理4.3.1设计要求限定小屋使用空间高度为：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N2.8m；建筑总投影面积（包括挑檐、挑雨棚的投影面积）为忍74m2；建筑平面体型长边应^15m，最短边应N3m；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的要求；建筑节能要求应满足窗墙比（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。建筑设计朝向可以根据需要设计，允许偏离正南朝向并设计小屋的外表面优化铺设光伏电池。

光伏发电系统4.3.2问题分析光伏发电系统运行方式的选择太阳能光伏发电系统的运行方式可分为两类。即：独立运行和并网运行在有公共电网的地区。光伏发电系统一般与电网连接，即采用并网运行方式。并网型光伏发电系统的优点是可以省去蓄电池，而将电网作为自己的储能单元。由于蓄电池在存储和释放电能的过程中，伴随着能量的损失，且蓄电池的使用寿命通常仅为5〜8年，报废的蓄电池又将对环境造成污染，所以，省去蓄电池后的光伏系统不仅可大幅度降低造价，还具有更高的发电效率和更好的环保性能，且维护简单、方便。综合考虑，该光伏发电系统拟采用并网运行方式。设计依据因为大同的纬度为40.1。，又由大同市的地理环境等各个因素，综合考虑，得出模型。当固定式电池板安装倾角接近全年最佳倾角时，双轴跟踪比固定式和单轴跟踪倾斜面太阳总辐射量分别增加23.78%、2.99%，发电量分别提高23.7%、3.12%。(2)跟踪方式比固定式电池板倾斜面上辐射量的增加量，受固定式安装倾角大小、不同天气状况及月份影响较大。当固定式安装倾角与最佳安装倾角偏差较大时，跟踪方式增加量较大。4.3.3得出结论该设计方案充分考虑了各种因素和要求，在遵循国家标准系统并网技术要求》的前提下，充分体现了其科学合理性、经济性、美观性、示范性、人性化等特点.选用的高效率单晶硅电池组件、高效率并网逆变器、多组串逆变器，达到了最佳效果，有着较好的示范性和影响力。太阳能是一种清洁、可再生能源，太阳能光伏发电实现了直接将太阳能转化为电能。我国人LI众多。人均能源资源量较低，发展可再生能源是落实科学发展观的必然选择。其中太阳能发电是最有前景的技术之一，从环境保护和能源战略上都具有重大意义。五模型的评价和分析太阳能具有普遍性，无论在哪都可以直接开发利用，还具有无害性，巨大性和长久性，我们的模型是为了更好地利用太阳能。又由于光伏系统具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点，所以我们用光伏系统对小屋外界进行铺设，又因为单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，多晶硅具有材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，而非晶硅太阳电池在弱光条件也能发电，所以我们根据各个面光射强度的不同，及各类太阳电池的特点，对太阳能小屋进行光伏电池板的铺设，使得模型能做到经济效益最大化。参考文献《杨洪兴太阳辐射接受面最佳倾角的计算与分析》P32-P44申政吕建《数学建模基础》2005.3P96—P103薛毅《定式光伏方阵最佳倾角的选择》P10—P16汪东翔董俊固《运筹学基础及应用》（第五版）P266—P290胡运权等《固定式并网光伏阵列的辐射量计算与倾角优化》2009P24—P36孙韵琳;杜晓荣；王小杨《太阳能吸收式空调及供热系统的设计和性能》《太阳能学报》2001年01期何梓年,朱宁，刘芳，郭淑玲KleinSACalculatonofmonthlyaverageinsolationontiltedsurfaces2007附录附录1:8.5112.1217.2222.3925.7226.9426.4824.0119.4913.929.47.4817.81单位：/MJ-mA(-2)-dA(-3)附录2：0-1801-23.09420.892578-0.450891-1652-23.1070.898296-0.439392-1503-23.11960.903765-0.428033-1354-23.1320.908994-0.416814-1205-23.14420.913987-0.405745-1056-23.15610.918754-0.394836-907-23.16770.9233-0.384087-758-23.17920.927632-0.37358-609-23.19040.931757-0.363089-4510-23.20130.935683-0.3528410-3011-23.21210.939416-0.3427811-1512-23.22260.942961-0.332912013-23.23280.946327-0.32321131514-23.24290.94952-0.31371143015-23.25260.952545-0.3044154516-23.26220.955409-0.29528

166017-23.27150.958119-0.28637177518-23.28060.96068-0.27766189019-23.28940.963098-0.269151910520-23.2980.965379-0.260852012021-23.30640.967529-0.252762113522-23.31450.969553-0.244882215023-23.32240.971457-0.237222316524-23.33010.973246-0.22977时角w25-23.33750.974925-0.2225326-23.34470.9765-0.2155227-23.35170.977974-0.2087328-23.35840.979354-0.2021529-23.36490.980643-0.1958130-23.37110.981845-0.1896831-23.37710.982966-0.1837932-23.38290.98401-0.1781133-23.38840.98498-0.1726734-23.39370.98588-0.1674635-23.39880.986713-0.1624736-23.40360.987484-0.1577237-23.40810.988196-0.1531938-23.41250.988852-0.148939-23.41660.989455-0.1448440-23.42050.990008-0.1410141-23.42410.990513-0.1374242-23.42750.990973-0.1340643-23.43060.991391-0.1309344-23.43360.991769-0.1280445-23.43620.992108-0.1253846-23.43870.992411-0.1229647-23.44090.99268-0.1207848-23.44280.992915-0.1188349-23.44460.993119-0.1171150-23.44610.993292-0.1156351-23.44730.993436-0.1143952-23.44830.993551-0.1133853-23.44910.993639-0.1126154-23.44960.9937-0.1120855-23.44990.993733-0.1117856-23.450.99374-0.1117257-23.44980.99372-0.1118958-23.44940.993674-0.112359-23.44880.9936-0.1129560-23.44790.993499-0.1138461-23.44670.99337-0.1149662-23.44540.993213-0.1163163-23.44380.993025-0.1179164-23.44190.992806-0.1197365-23.43980.992555-0.121866-23.43750.99227-0.124167-23.4350.99195-0.1266368-23.43220.991592-0.129469-23.42910.991195-0.1324170-23.42590.990757-0.1356571-23.42240.990276-0.1391272-23.41860.989748-0.1428373-23.41460.989171-0.1467674-23.41040.988544-0.1509475-23.4060.987861-0.1553476-23.40130.987121-0.1599777-23.39630.98632-0.1648478-23.39120.985455-0.1699479-23.38580.984522-0.1752680-23.38010.983517-0.1808181-23.37430.982437-0.1865982-23.36810.981277-0.192683-23.36180.980034-0.1988384-23.35520.978702-0.2052985-23.34840.977277-0.2119786-23.34130.975755-0.2188787-23.3340.974131-0.2259988-23.32650.972399-0.2333289-23.31870.970556-0.2408890-23.31070.968595-0.2486591-23.30240.966511-0.2566392-23.29390.964298-0.2648293-23.28520.961952-0.2732294-23.27620.959466-0.2818295-23.26710.956834-0.2906396-23.25760.954051-0.2996497-23.2480.95111-0.3088598-23.23810.948005-0.3182599-23.22790.94473-0.32785100-23.21750.941278-0.33763101-23.20690.937644-0.3476102-23.19610.933819-0.35775103-23.1850.929798-0.36807104-23.17370.925574-0.37857105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148-23.1621-23.1504-23.1383-23.1261-23.1136-23.1009-23.0879-23.0747-23.0613-23.0476-23.0337-23.0196-23.0053-22.9907-22.9758-22.9608-22.9455-22.9299-22.9142-22.8982-22.882-22.8655-22.8488-22.8319-22.8147-22.7974-22.7797-22.7619-22.7438-22.7255-22.707-22.6882-22.6692-22.65-22.6305-22.6108-22.5909-22.5708-22.5504-22.5298-22.5089-22.4879-22.4666-22.44510.921140.9164890.9116140.9065080.9011650.8955760.8897360.8836370.8772710.8706320.8637130.8565070.8490060.8412040.8330940.8246690.8159220.8068460.7974360.7876840.7775850.7671330.756320.7451430.7335950.7216710.7093650.6966740.6835920.6701160.6562410.6419640.6272820.6121910.596690.5807750.5644460.5477020.5305410.5129630.4949690.476560.4577360.4385-0.38923-0.40006-0.41105-0.42219-0.43348-0.44491-0.45648-0.46817-0.48-0.49193-0.50398-0.51614-0.52838-0.54072-0.55313-0.56562-0.57816-0.59076-0.6034-0.61608-0.62878-0.64149-0.6542-0.6669-0.67959-0.69224-0.70484-0.71739-0.72986-0.74226-0.75455-0.76673-0.77879-0.79071-0.80247-0.81406-0.82547-0.83667-0.84766-0.85841-0.86891-0.87914-0.88909-0.89873

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