基于遞歸算法的建筑外表面光伏電池布局優化分析與設計數學建模論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 b 中的fminbnd 函數處理 【 4】 。 ? 176。影響朝向設置的制約因素很多，于此，我們希望通過已有數據，獲得最大發電功率時的朝向。 )=4176。 結果呈現 由上文得，問題二中東西南北四面墻 的鋪設方案與問題一相同。而屋頂的傾角也十分接近問題 2中得出的最優傾角。 然而實際生活中，理想的 矩形毛料無約束二維剪切排樣問題較少，經常出現一些障礙物。*(11/((1+x)^10))+*((1/((1+x)^10))(1/((1+ 24 x)^25)))+5876/x*((1/((1+x)^25))(1/((1+x)^35)))39。但是在實際生活中，由于銀行利息以及通貨膨脹等因素的影響，要求投資者考慮對其未來的收入進行一個折現，這樣才能真正體現其未來收入的現時價值。 而下面分別是 用AutoCAD 制作的小屋的四立面圖和由 SketchUp 生成的小屋立體透視圖： 圖 2：小屋立體透視圖 22 圖 3：小屋的四立面圖 最優化鋪設 構建了新的小屋之后，運用問題一的相關結論，可以很方便地得出以下 結果 ： 表 13：問題三最終經濟效益表 平面 器件型號 數量 成本（元） 年收益（元） 南立面 B3 22 C2 2 SN15 1 220xx 西立面 C1 6 2880 SN11 1 4500 屋頂 A3 52 154960 SN6 1 15000 SN15 1 220xx 總成本（元） 總年收益（元） 35年總收益（元） 35年總利潤 (元 ) 總發電量（千瓦時） 每單位發電量成本（元 /千瓦時） 回收年限（年） 23 而具體的光 伏電池組件陣列圖和連接方式限于篇幅，不在此呈現，詳細請見【附錄】 。因此我們首先要構建一個滿足建筑要求的小屋。而 屋頂的 架空處理一般分為兩種，一種是對單塊電池板進行架空，要求每塊電池板至少有一個頂點接觸房屋表面；第二種是對多塊電池板一起架空，如下圖所 示， 即對每塊電池板四個角進行支撐， 允許電池板四個頂點均脫離表面。 就一年而言，每天負荷的峰值時刻不盡相同，因此由附件 4統計 t 時刻年均水平面總輻射強度，統計結果如下表： 表 10： t 時刻年均水平面總輻射強度 表 時刻 t 0 1 2 3 4 5 t時刻年均水平面總輻射強度（ W/㎡） 0 0 0 0 0 時刻 t 6 7 8 9 10 11 t時刻年均水平面總輻射強度（ W/㎡） 時刻 t 12 13 14 15 16 17 t時刻年均水平面總輻射強度（ W/㎡） 時刻 t 18 19 20 21 22 23 t時刻年均水平面總輻射強度（ W/㎡） 0 0 0 注意到部分時刻年均水平面總輻射強度為 0，選取時刻 5 到時刻 20 的數據導入 TableCurve2D 自動曲線擬合與方程式估計系統，對數據進行 三次樣條插值【 6】 ，即對于一系列形值點，通過求解三彎矩方程 組得出曲線函數組，從而形成一條光滑曲線。 （資料來源：附件 四 ） 最佳朝向 光伏電池 方陣的朝向用方位角來描述，即方陣的垂直面與正南方向的夾角（偏東設定為負角度，偏西設定為正角度）。我們以最低輻射強度 200 W/ 2m 為例。 最優傾角 傾斜角的大小直接關系到光伏電池接收到的實際輻射強度的大小。 詳 見下表： 表 5：屋頂、西墻和南墻原始方案表 屋頂 西墻 南墻 型號 A3 C8 C10 C1 C2 C6 C8 C10 C1 C2 C6 C7 C10 數量 48 9 2 8 8 4 1 3 2 8 32 6 1 （資料來源： 附件包 ） 優化 、 選擇 與結果呈現 由于西墻上無障礙物，因此原始方案即為最佳方案。 Step3：若 x正在枚舉的 電池板 的長或 y正在枚舉的 電池板 的寬，則轉Step5。記 F(x,y)為 給定 墻面上 xy 大小區域的的 利潤 。 表 4：東面、西面、南面與屋頂的排序結果 優先級 序號 南面 東面 西面 屋頂 1 C1 C1 C1 A3 2 C5 C5 C5 B3 3 B3 C3 C3 B5 4 C3 C2 C2 B2 5 B5 C4 C4 B1 6 C2 C11 C11 B6 7 C4 C10 C10 B7 8 A3 C8 C8 B4 9 B1 C7 C9 A1 10 B2 C9 C7 A4 11 B6 C6 C6 A2 12 B7 B3 B3 C1 13 B4 B5 B5 C5 14 C11 B4 B4 A5 15 C10 B7 B7 A6 16 C8 B6 B6 C3 17 C9 B1 B1 C2 18 C7 B2 A3 C4 19 C6 A3 B2 C11 20 A1 A5 A5 C10 21 A4 A6 A6 C8 22 A5 A4 A4 C9 23 A2 A1 A1 C7 24 A6 A2 A2 C6 （資料來源：附錄） 有了這樣一個優先級順序，我們 算法的目標、步驟和標準就有了依據，編程的思路就更加清晰。結果如下表所示： 表 3：各型號電池每單位功率利潤與逆變器每單位功率的費用比較 電池型號 每單位功率利潤 （元 /W） 逆變器單位功率費用 （元 /W） SN1 SN2 SN3 SN4 SN11 SN12 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 （資料來源：附件三、附件五） 由上表可得， SN SN SN3 與 SN11 的單位功率費用遠超過電池的利潤 ，因此可以排除。由此說明 北面光照強度太小，不適合安裝光伏電池 。 因此我們可以把小屋的 5 個表面分離開來進行單個分析。即 分析兩者關系，得出一個同時關系著兩者的新的目標變量。 因此我們使用的也是 Hay 模型來求解 傾斜面上散射輻射強度 dtH 。 然 而 ， 到了傾斜面場合中，太陽輻射總量等于 地面反射輻射強度 、 散射輻射強度 和 太陽直射輻射強度 之 和。 獲得 有效 光強數據 光伏電池是將光能轉化為電能的元件，因此要計算最大發電量，必須先獲得小屋各個表面收到光照的強度數據。 假設 3： 光伏 電池自帶蓄電池， 即 輸入功率大于額定 功率時，可將多余的太陽能儲存，在太陽輻射較小時放出，無能量浪費。 3 2) 根據相關資料，求出最佳朝向。 而 要解 決這一問題， 我們的思路是： 1) 提取相關 氣象數據 ， 轉化為光伏電池表面實際接收到的光能 。這種太陽小屋不僅將太陽能轉化成 電能供給 家用電器，還能將多余的部分輸入電網；不僅具有 一定的經濟意義，還能很大程度上解決電力資源稀缺的問題。 針對問題二： 利用上文提到的 Hay 模型，得到以傾斜角 s為自變量的斜面實際輻射強度 tH 的函數表達式， 通過建立無約束最優化問題的模型， 用 Matlab 解出最優傾斜角為 176。 我們知道，抄襲別人的成果是違反競賽規則的 , 如果引用別人的成果或其他公開的資料（包括網上查到的資料），必須按照規定的參考文獻的表述方式在正文引用 處 和參考文獻中明確列出。 針對問題一： 首先確定最優化目標為總利潤。 針對問題三： 根據附件 7給出的建筑要求，并考慮前兩問的結論，設計出一個新的小屋，運用 AutoCAD 和 SketchUp 繪 制出四立面圖和透視圖。 問題的分析 總的來說， 光伏電池的優化鋪設問題，就是考慮如何最大化 總發電量 ，同時最小化 每單位發電量的成本的 二維 矩形下料 布局 問題 。 6) 鋪設電池板，選擇逆變器，優化結果 針對問題二： 需要考慮架空的 含義 ； 考慮東西南北四面墻上的電池板是否也要架空處理； 以及 屋頂上的電池板之間的距離、朝向。 2) 根據小屋結構，運用結論，最優化鋪設。 假設 7： 為了簡化起見，小屋 東西南北 四面外墻實際接收的太陽輻射 均 直接采用附件 4中相應數據。 5