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摘 要
本文建立数学模型，分两种情况设计了给定尺寸的太阳能小屋外表面的光伏电池铺设。第一种情况是仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋的外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配了相应的逆变器的容量和数量。第二种情况考虑电池板的朝向与倾角对光伏电池的工作效率的影响，选择架空方式安装光伏电池。关键词：太阳能小屋，光伏电池，逆变器。
Abstract: In this thesis , we established mathematical model of laying photovoltaic cells in two different conditions on the outer surface of a given solar house. In the first kind of circumstance, we only considered the design for attaching installation, selected photovoltaic cell components to lay on the outer surface of the hut, according to the group number and capacity of battery components, matching the corresponding quantity and the capacity of the inverter. In the second kind of circumstance, we considered the effects of panels orientation and tilt angle on the work efficiency of photovoltaic cells, and chose the overhead installation of photovoltaic cells.
Keywords: solar, photovoltaic cells, inverter.
目 录
1引言 ……………………………………………………………………………4
2基本模型…………………………………………………………………………4
2.1模型假设………………………………………………………………………4
2.2发电量计算模型………………………………………………………………6
2.3太阳辐射计算模型……………………………………………………………6
2.4电池组连接模型………………………………………………………………7
2.5电池安装方案模型……………………………………………………………9
3贴附安装方式的安装方案………………………………………………………9
4 架空安装方式的安装方案……………………………………………………15
参考文献…………………………………………………………………………18
致谢………………………………………………………………………………19
附录………………………………………………………………………………20
1 引言
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统主要由光伏电池组件、控制器和逆变器三大部分组成。光伏电池组件系统产生的直流电需要经过逆变器转换为220V交流电才能提供给家庭使用，剩余的电量则输入电网。设计专门的太阳能小屋、研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设，以提高太阳能利用效率是光伏发电发展中十分重要的问题。
在本文中，我们主要研究在给定尺寸（见附录）的建筑物的外表面铺设光伏电池的问题。由于某种不同种类的光伏电池发电每峰瓦的价格差别很大，并且每峰瓦的实际发电效率和发电量还受到诸多因素的影响，如太阳辐射强度、环境、光线入射角、地区的气候和气象条件、建筑物所处的地理纬度、安装部位以及方式等。[1-5]中给出了光伏电池铺设中关于太阳辐射的影响以及最佳倾角计算的一些计算方法。在本文中，我们根据倾斜面上太阳辐射量的计算模型，对给定尺寸的太阳能小屋给出了电池的平面安装设计方案，并计算了其经济效益。
在第2节中，我们给出了基本假设和计算模型。首先列出了发电量的计算方法、倾斜面上太阳辐射量的计算模型，然后根据逆变器安装要求给出了逆变器安装方案的线性规划模型、和电池的平面安装设计模型。
在第3节中，我们考虑太阳能电池的贴附方式的安装方案。我们根据第2节中建立的模型对所有六个墙面均设计了多个电池安装方案，包括发电量最大的、发电量较大且成本较低的安装方案等，并计算了安装方案的经济收益。
在第4节中，我们考虑太阳能电池的架空安装方式的安装方案。我们综合考虑最佳倾斜角带来的辐射量增加和屋顶形状变化带来的安装方案优化。首先估计倾斜角大致范围，再给出屋顶新的电池安装优化方案，再利用格点搜索法找到最佳倾斜角。我们也根据屋顶太阳辐射总量尽可能大的原则计算了屋顶电池安装时可以采用的最佳方位角。
2 基本模型
2.1 模型假设
（1）太阳辐射强度低于30的太阳辐射强度忽略不计。
（2）光伏电池和电网在35年寿命期内不存在损耗与破坏。
（3）35年内居民用电价格均按0.5计算。
（4）所有光伏组件在0～10年效率按100%，10～25年按照90%折算，25年后按80%折算。表1给出了目前市场上常见的一些光伏电池的规格。
（5）本文中以山西大同典型气象年辐射强度数据作为计算数据。
(6) 本文中以附录里的太阳能小屋尺寸设计安装方案。
表1：三种类型的光伏电池（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参数和市场价格
PV电池类型 | 产品型号 | 组件功率（w) | 组件尺寸（mm×mm） | 开路电压（Voc） | 短路电流（Isc/A） | 转换效率η（%） | 太阳光辐照阀值 | 价格（元/Wp） |
A单晶硅电池 | A1 | 215 | 1580×808×40 | 46.1 | 5.79 | 16.84% | 辐照强度低于200W/㎡时 电池转换效率＜转换效率的5% | 14.9元/Wp 剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：11383字
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