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2012年国赛优秀论文B149

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杨利霞        

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    [LV.4]偶尔看看III

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    发表于 2019-9-30 15:36 |只看该作者 |倒序浏览
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    2012年国赛优秀论文B149
    : S- s1 j6 k- f/ K4 C/ [
    4 F8 u" ]' D" a0 r. W# Z% C7 _

    * ?# _5 Y2 ]- U9 B本文针对太阳能小屋设计问题,对小屋的每个墙面分别给出具体的电池铺设
    1 x7 y& T' A! `, q# J7 Q5 V方案,计算方案效能并重新设计了效能更好的太阳能小屋。9 u9 W3 B1 F: P( S# ]
    针对问题一,考虑贴附安装方式,首先建立任意斜面太阳能辐射量的模型," g8 M5 P" J) G8 K6 r
    得到该小屋各墙面的太阳能辐射值;其次根据各逆变器的功率、电压、电流约束,
    1 w) L3 N) @, i- ~' O在电池寿期内的使用效率,建立组件匹配筛选模型,得到逆变器与光伏电池的所* t* ?0 Q: _5 m) M
    有可行匹配,根据不同墙面的太阳辐射强度以及光伏电池转换效率,计算出各个; M. y8 w- m$ |
    电池阵列在不同墙面的发电量及设备成本,以最大收益率为目标函数对电池阵列
    " v* v! f# `+ p$ K, c  \单位面积收益进行排序;最后根据门窗分布位置与面积限制,选择收益率最高的- }5 d* {8 |6 C! u
    组件优先进行铺设。绘出了各墙面的组件阵列分布及电池组件连接方式,并计算3 i& I. ^- }4 b: b/ S- M: _% L: R
    太阳能小屋的发电效益指标如下表所示:. L$ j6 C7 t3 H" T& X& Z
    设备成本 35 年总发电量 回收年限 35 年总盈利 单位发电量成本  S, N2 y4 l  c2 y
    16.596 万元 46.787 万千瓦时 23.72 年 6.796 万元 0.36 元/度' n: |$ u4 v  [9 L4 j$ g
    针对问题二,由于电池的朝向与倾角均会影响电池工作效率,在采用架空式
    ) X% |4 [* ]) }) c) f8 ?8 x( e, \铺设方法时,首先考虑最优倾角和最优的方位角,建立最佳倾角模型' y  B& E- S: i% K
    得到全年最优倾角为 32 度;最优方位角采用搜索算法,在方位角的取值区间8 ~4 [* @6 Z6 F2 u, N& X: f  u
    -180~180°内,采用固定步长的方法计算全年的太阳辐射强度,得到使全年太阳+ F( W; ~4 A* W1 X1 }$ v" D
    辐射强度最强的方位角为 20 度;其次,据最优倾角和方位角,按照问题一的选
    ; `4 p, u" s& d8 l% i% B, c' M配模型对光伏电池组件重新铺设,绘出了各墙面的组件阵列分布及电池组件连接, r" X+ |. Y7 ?' @9 V$ N( G
    方式,并得出太阳能小屋的发电效益指标如下:
    8 O# J) O5 b  L( y, Q) c9 G% U设备成本 35 年总发电量 回收年限 35 年总盈利 单位发电量成本5 L3 T0 A7 w8 L7 S
    16.596 万元 53.494 千瓦时 20.6 年 10.151 万元 0.31 元/度4 y( W5 @7 p. l! D4 O
    与贴附式设计方案相比,架空式方案总发电量增加 14.3%,总盈利增加 49.4%,/ l+ L- G! T: Q
    单位发电量的成本比原来降低 12.7%。另外给出了大同地区每月太阳板最优倾角9 \: D) T8 A4 S! @
    和方位角,指出在人工费用允许的情况下,通过每月调节太阳板倾角和方位角可9 o3 M. n8 [/ h& k+ H9 Q, V7 \+ M  z6 b
    以得到更高的盈利。
    9 G' s1 Y" x6 A$ q& Z针对问题三,总结了原太阳能小屋设计的不足,在完全使用投影面积的情况! M: @4 ?: g7 R5 ]
    下,设计了朝向为南偏西 20 度,屋顶倾角为 32 度的小屋,以最大收益及最大发8 X4 I1 j# n+ v& h
    电量为目标,规划了新的光伏电池铺设方案,绘出了各墙面的组件阵列分布及电% d% t8 f8 Q2 P+ Q/ @+ Y8 C! J
    池组件连接方式,并得出太阳能小屋的发电效益指标如下:8 V  _1 O4 ~1 a$ ~/ z( B0 Q
    设备成本 35 年总发电量 回收年限 35 年总盈利 单位发电量成本
    ( f6 K7 X, d9 C# f! M7 t# G6 q23.422 万元 76.222 千瓦时 20.4 年 14.692万元 0.31 元/度
    ' R9 b% V& T0 d与原太阳能小屋的设计方案相比,总发电量增加 42.5%,总盈利增加 44.7%,而$ Y/ Q4 V- O0 E; L
    单位发电量的成本与原来持平。结果表明,自建太阳小屋的各项性能较优。
    8 {; ~* E5 S# P5 L6 D  w1 |3 e: E  e2 Z. g/ P6 l" E5 g/ j4 o  S
    " \/ d( G- }5 ?; `& k/ E

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