太阳能小屋的设计
摘要：
在太阳能小屋的设计中为实现太阳能光伏板最佳朝向、倾角及排布阵列设
计及优化，通过建立倾斜放置的光伏板表面接收太阳辐射能模型，计算到达光
伏板上的太阳辐射能量，推导出光伏板的最佳朝向及倾角。为使光伏板最大限
度地接收太阳辐射的能量，在选择合适的朝向及倾角的基础上，对光伏电池排
布阵列，建立目标规划，并通过与实际逆变器的相互匹配，不断对目标进行优
化，最终得到一组最优解。通过上述研究，结合山西大同市本地情况，重新设
计出一个更加适合当地地理及气象条件的太阳能光能房屋并为其选择最优的阵
列排布方案。
针对问题一：电池板只是铺设房屋的表面，没有涉及到电池板放的角度问
题，先求算出房屋的角度为 10.62 度，再根据角度，建立模型算出光伏板上太
阳能辐射量。并用目标规划阵列排列方案计算出电池的排布。再通过排布计算
出经济效益，最后得出 35 年之内无法收回成本。
针对问题二：通过对角度建立模型，计算得出最佳角度 44.66 度，通过排
布计算出电池板排布最佳方案，建立模型计算出经济效益，在 28.5 年收回成本。
如考虑货币时间价值，35 年的经济效益是亏损的。
针对问题三：要通过目标构建一个产电量尽量大，而成本尽量小的理想模
型。假设小屋无挑檐、挑雨棚（即房顶的边投影与房体的长宽投影相等），建立
模型计算出最佳的图形，并画出模型图。
关键字：太阳能 太阳能辐射模型 最佳倾角 电池 模型 目标规划
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