太阳能小屋设计问题的讨论

摘要

本文通过对太阳能小屋的设计中所提供的山西省大同市太阳辐射强度、三种类型的光伏电池组件设计参数和市场价格、逆变器参数及价格表等数据进行分析，将问题认定为求解太阳能小屋的年总发电量最大问题并且满足单位发电量费用最小的要求进行建模，按照题目要求分三问进行解答。

问题一：本文根据山西省大同市一年的太阳能辐射强度，与附件2所给房屋参数建立模型，运用Lingo11软件编程求解，可得出35年后太阳能的总发电量284060kw·h，投资回收年限为21年，收益为48560元，单位发电量的费用0.279元/度其中具体的经济效益见表二，太阳能小屋表面的电池选取和个数具体见表一，及在房屋表面光伏电池的连接方式见图一。

问题二：在考虑电池板的朝向与倾角对光伏电池的转换效率的影响，利用赤纬角、

.90214.8166时角与太阳高度角的关系，求解出太阳高度角的取值范围[ ,57],在其中

选取三个角度25 ，40 ，55 时，求得各自对应的35年的经济效益、发电总量、光伏电池的规格与数量等，进行对比，发现在太阳高度角为55 时，35年的发电总量最大，同时收益最大，此时发电总量为400900.5kw·h，35年的收益为110790元，单位发电量的费用为0.224元/度。

问题三：根据太阳能小屋设计中附件7的要求设计新的房屋，并对房屋进行太阳能光伏电池的铺设，使得35年的发电总量最大，同时有较大的收益,根据模型二的求解结果可以知当太阳能电池板与对应墙面的夹角等于55º时，发电总量最大，最大值为452497.5kw·h，此时的收益为137440元，单位发电费用为0.196元/度。 关键字：太阳能小屋 光伏发电 多目标规划 太阳高度角