《太阳能小屋的优化设计》的阅读报告
太阳能小屋的设计
太阳能小屋的设计概述太阳能小屋是一种利用太阳能发电并且能够自给自足的房屋设计。
它采用太阳能电池板将太阳能转化为电能，并且可以用于供电、加热和照明等功能。
这种设计是为了减少对传统能源的依赖，实现可持续发展和环境保护。
太阳能电池板太阳能电池板是太阳能小屋设计的核心部分。
它由多个太阳能电池组成，能够将太阳能转化为直流电能。
太阳能电池板应该安装在太阳光辐射最强的位置，以最大限度地吸收太阳能。
一般来说，太阳能电池板应该朝向正午太阳的方向，倾斜角度大约与当地纬度相等。
储能系统为了实现夜间和阴天供电，太阳能小屋需要一个储能系统。
储能系统一般由蓄电池组成，可将白天产生的多余电能储存起来，在需要时释放。
蓄电池应该具有足够的容量和稳定性，以确保在没有太阳能供应时，小屋的供电可靠性和持续性。
供电和用电太阳能小屋的设计应考虑供电和用电需求。
首先，需要确定小屋的用电量，包括照明、加热、通风、电器使用等。
然后，根据用电需求来确定太阳能电池板和蓄电池的容量。
此外，还需要考虑电能的分配和管理，以保证稳定供电。
为了节约能源，应采用节能设备和合理控制用电，并将太阳能电池板和蓄电池的使用效率最大化。
加热和照明系统太阳能小屋的设计还要考虑加热和照明系统。
加热系统可以采用太阳能热水器或太阳能空气加热器，将太阳能转化为热能用于取暖。
照明系统可以采用太阳能LED灯，将太阳能转化为光能用于照明。
这两个系统应该与供电和用电系统相互配合，以达到最佳效果。
节水系统为了实现可持续发展和环境保护，太阳能小屋的设计还应该包括节水系统。
节水系统可以包括雨水收集和再利用、太阳能热水器和节水设备等。
通过有效利用水资源，可以减少用水量，并保护水资源。
总结太阳能小屋的设计是一种创新的房屋设计，能够利用太阳能实现自给自足的供电、加热和照明功能。
通过合理设计太阳能电池板、储能系统、供电和用电系统、加热和照明系统以及节水系统，可以实现小屋的高效、可靠和环保运行。
这种设计不仅能够减少对传统能源的依赖，还能够实现可持续发展和环境保护目标。
太阳能小屋的设计研究
太阳能小屋的设计摘要随着人类对能源需求的不断增强，提高太阳能电池组件的发电功率已成为一个重要课题。
本文建立了以下模型来探究太阳能电池组件的发电功率及能获得的最大经济效益：针对问题一，在对已有数据计算出屋顶斜面的光辐射强度的基础上，建立了基于模拟退火算法的贴附铺设光伏电池模型。
依据24种不同型号电池的尺寸将其分为4类，利用matlab初步计算铺设小屋所需4类电池数量；又以最大经济效益为目标函数，用模拟退火算法得出光伏电池的最佳铺设方案。
计算出小屋建立一年后电池组件的最大发电量为18569Kw，经济效益为-72546.6元；而在35年后电池组件的最大发电量584923.5Kw，获利209630.65元。
所以从长远来看，太阳能电池给人类带来了很大的经济效益。
针对问题二，在证明出光伏电池可架空朝南安装才可获得最大光辐射量的基础上，我们建立了架空铺设光伏电池模型，用逐步查找法计算出光伏电池的最佳h与电池阵列的关系，得出当电池板间距为其最大投倾角。
通过分析太阳高度角影距离L时才不会因遮挡电池板而影响发电效率，从而对24种不同型号的电池以投影大小重新分成4类，根据问题一中的模拟退火算法得出最大经济效益。
针对问题三，以小屋的四个侧面的光辐射强度为目标函数，对小屋各边要求为约束条件，建立了多目标规划模型，利用lingo软件求出小屋各边参数，得到小屋四周外墙能接受到的最大光辐射强度为15672.34W/m2，并绘制出了小屋最佳结构。
综上所述，太阳能作为一种无污染、可再生能源，具有广阔前景。
关键词：光伏电池、模拟退火、逐步查找法、多目标规划1.问题重述能源和环境是21世纪面临的两个重大问题,专家推算[1]可开采的石油资源将在几十年后耗尽, 煤炭资源也只能供应人类使用约200年。
太阳能电池作为一种可再生无污染能源，能够利用光电效应直接把光能转化成电能，从而很好地解决能源和环境两大难题。
目前在太阳能电池的研究中最关键的问题就是如何提高转换效率，减少能源浪费。
太阳能小屋的优化模型新
太阳能小屋的优化模型摘要本文通过分析太阳能小屋光伏电池和逆变器等设备把太阳能转换为电能，但光伏电池在小屋外表面的优化铺设很重要。
本论文就太阳辐射强度，光线入射角，建筑物的地理纬度，安装部位及方式（贴附或架空）等因素考虑，得出电池的最优铺设。
对于问题一，题中给出了大同市的气象数据；三种类型的光伏电池组件的相关信息及逆变器的参数，房屋东、西、南、北面的具体面积，按照要求选用最优规划模型，利用房子的面积，光伏电池的转化率等约束条件，寻求东、西、南、北及顶面的光伏电池的最优铺设方式。
具体结果见表1：根据最优方案，算出小屋光伏电池经济效益为7882922.43元，投资的回收年限为3年。
对于问题二，电池板的朝向与倾角会影响到光伏电池的工作效率，贴附安装会损失一定的太阳辐射能，用架空方式安装光伏电池，我们建立倾斜面太阳总辐射强度与赤尾角、时角、太阳高度角等之间的关系式：2c o s )(s i n c o s 2βρραθH D H B T I I I I I -++=。
用EXCEL 软件对每个时刻太阳辐射量求和，比较得出在13时太阳水平面总辐射强度、水平面散射辐射强度、法向直射辐射强度均为最大，则单位面积受到的辐射强度最大，算出此时的最佳倾斜角γ与最佳方位角A 分别为32.01、45.8，再由问题一的最优化模型，算出小屋光伏电池经济效益为210457.61元，投资的回收年限为15年。
对于问题三，在前两问的基础上，为大同市重新设计小屋，由题给小屋建筑的要求，我们考虑平顶的小房屋，这样小屋受到的光照面积大，更加有利于对太阳辐射的吸收。
关键字：太阳能电池 最佳铺设方式 最优化模型 倾斜太阳辐射三．模型假设1.假设题中所给数值均有效；2.要计算35年寿命周期内光伏电池发电总量，假设在35年内太阳辐射的总量是稳定的；3.假设在以后的各年中，小屋所受光照辐射量保持恒定；四．模型建立与求解模型一：对于问题一，我们只考虑贴附安装方式，即光伏电池安在墙壁上对小屋的外表面进行铺设，但考虑到小屋全年太阳能光伏发电总量尽可能大而单位发电量的费用尽可能小，由题给关系我们从最优化考虑，建立发电量和费用的最优化问题，根据约束条件，用LINGO 软件求出小屋的外表面部分铺设量，得出电池组件分组数量和容量，及相应逆变器的容量和数量。
太阳能小屋的最优设计
太阳能小屋的最优设计赵国喜;代林帅【期刊名称】《新乡学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)005【摘要】研究了太阳能发电装置的电池组件选配问题，建立了双目标规划模型，并进行了求解。
有效地设计出太阳能光伏电池板最优铺设方案，并给出了光伏电池逆转换器配置办法，提出了一种比较经济的太阳能小屋设计办法。
%Double objective programming mode is established and solved based on battery component matching problem with solar energy generation device. The optimal laying scenario for solar photovoltaic panels is designed effectively, and configuration method of photovoltaic battery inverse converter is given. An economical solar house design is proposed.【总页数】3页(P327-328,332)【作者】赵国喜;代林帅【作者单位】新乡学院数学与信息科学系，河南新乡 453003;新乡学院数学与信息科学系，河南新乡 453003【正文语种】中文【中图分类】O224【相关文献】1.太阳能小屋的最优设计模型 [J], 何帆;黄迎;石秋菊;欧阳康2.一类太阳能储热器最优设计的极值搜索方法 [J], 孙海涛;顾全军;刘光宇;薛安克;徐芬3.基于太阳能辐射理论和目标规划的太阳能小屋设计 [J], 刘畅;鞠东平;崔梦雪4.上海研发太阳能建筑太阳能变出“魔幻小屋” [J], 无5.太阳能小屋的最优设计 [J], 赵国喜;代林帅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太阳能小屋的优化设计与研究
辐射强度 ＞ ８ ０ Ｗ 的日 照时间
３ ５ ６ １
２３ ． ４５ ｓ ｉ ｎ
（ ２ ｚ （ ２ ３ ８ ６ ４ ５ ＋ ｎ ） １
为了选择 优秀的电池板材料 ，我们定义 电池板 的性价 比 转换效率／ 价格 ，根据 不同电池板 的性价 比确定小屋各个面的 选择情况 。
阳高度是指太 阳光 的入射方 向和地平面之间的夹 角 ，对 于地球上的某个地点 ，专业上讲太 阳高度角是指某地太 阳光线 与该地作垂直于地心的地表切线 的夹角 ，这是 以太 阳视盘面 的
ＭＪ ／ ｍｚ 。
其 中， Ｐ表示输 出功率 ； ｔ 表示 日照时 间； Ｗ表示输 出电能 。
Ｙ ＝ × ０ ． ５元 ／ ｋ Ｗ ・ ｈ （ ３）
（ ４）
其 中 ｙ表示收益。
Ｙ ＝１ ０ ０ ０× 叩×ｘ ｊ ／ Ｘ Ｓ
倾斜 面接 收到 的辐射一般采用 Ｋ ｌ ｉ ｅ ｎ ｔ 和Ｔ ｈ ｅ ｉ ｌ ａ ｃ ｈ ｅ ｒ 提出的 倾斜 面月辐射量计算模型 ：
域 继续 取 ５个等分倾角点 ，以此类推 ，不 断缩小 区域范 围，直 至满 足所要求的精度为止 。
６ 新 设计太 阳 能小屋 长 、宽 、高 的计 算
根 据附件 ７的建筑要求 ，以及上述两 问中对于小屋总发 电 量 的求解可 以得 出结论 ：当小屋的顶面积越大时 ，对太 阳能 的 吸收越 大 ，进而转化为的 电能就越大 ，采用线性规划模型 ，令 屋 顶面积 Ｃ：ｍａ ｘ ｘ ／ （ ５ ． ４ 一 ） ｚ ＋ｙ ２ ． ，可列出下列关 系式对小屋 长 、宽 、高进行 约束限制 ：
太阳能小屋研究报告
太阳能小屋研究报告太阳能小屋是一种利用太阳能进行供能的住宅建筑。
太阳能小屋的特点是具有自给自足的能源供应系统，可以利用太阳能发电、加热水和供暖。
在不依赖传统能源的情况下，太阳能小屋具有节能环保、可持续发展等优势。
本文将介绍太阳能小屋的工作原理、应用领域和未来发展趋势。
太阳能小屋的工作原理是利用太阳能电池板将太阳能转化为直流电，并通过逆变器将直流电转化为交流电。
这样就可以满足日常生活所需的电力需求。
同时，太阳能小屋利用太阳能热能集热器将太阳能转化为热能，用于加热水和室内供暖。
太阳能小屋还可以通过储能系统将多余的电能储存起来，用于夜晚或阴天时的使用。
太阳能小屋可以应用于多个领域。
首先，太阳能小屋可以用作乡村地区、山区和荒漠地区的独立供电系统。
在这些地区，传统能源供应难以满足需求，而太阳能小屋可以利用充足的太阳能资源为居民提供可靠的供电系统。
其次，太阳能小屋可以用作露营车和房车的能源供给系统。
太阳能小屋可以为这些车辆提供电力和热水，减少对传统能源的依赖。
再次，太阳能小屋也可以应用于建筑设计中。
通过在建筑物上安装太阳能电池板和热能集热器，可以减少对传统能源的使用，实现可持续发展。
太阳能小屋未来的发展趋势是提高能源效率和减少成本。
随着科技的进步，太阳能电池板的效率将不断提高，同时成本也会降低。
这将使太阳能小屋更加普及和可行。
此外，太阳能储能技术的发展也将促进太阳能小屋的应用。
储能系统可以储存多余的电能，以应对夜晚或阴天时的能源需求。
而且，太阳能小屋还可以通过与智能家居系统相结合，实现能源的智能管理和优化使用，进一步提高能源效率。
综上所述，太阳能小屋是一种利用太阳能进行供能的住宅建筑。
太阳能小屋具有自给自足的能源供应系统，可以满足日常生活所需的电力需求、加热水和供暖。
太阳能小屋可以应用于乡村地区、房车和建筑设计等领域。
未来，太阳能小屋的发展趋势是提高能源效率和减少成本，实现可持续发展。
数学建模太阳能小屋的设计
太阳能小屋的设计摘要本文讨论的问题是如何在房子表面安装光伏电池，目标是使房子的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而单位发电量的费用尽可能小。
本模型建立的思想是，尽可能使安装的光伏电池在一天内多接受太阳光。
针对问题多目标，多变量的动态特点，为了实现目标我们建立了多目标规划模型。
经过分析，我们确定太阳强度、气象条件、所处位置、环境为常数，电池安装角度、太阳光入射角为变量。
目标中提出要使发电量最大又要费用最低，可见我们的问题属于资源优化问题，在建模的时候，除考虑光伏电池安装位置外，还要重点考虑如何去选择和连接光伏电池组。
文中我们使用化整为零的方法，对房子的各个面进行单独的分析，首先用“控制变量法”对房子各个面用不同种类的电池组合铺设，并计算产生的电量和成本，以表格的形式表现出来，接着利用“排除法”，得出每个面产生电量最多的电池型号组合，即为最优组合。
一年中总会出现光强最大的一天，这就要求我们的模型要考虑最值情况，光伏电池产生的电要经过逆变器才转换为交流，因此光伏电池产生的电压最大值必须在逆变器允许输入电压范围内。
除了建立多目标规划模型外，为了解决问题，我们还建立了以下两个模型：模型一：区域分析模型在安装电池板时，由于有些墙面有窗户或者其它位置不能被电池板覆盖，我们称这部分区域为“非覆盖区域”，也就是有这些“非覆盖区域”的存在，我们有了限制他周围电池板型号的条件。
我们以非覆盖区域为界，可把一个完整的墙面分割成几个区域，由于太阳能电池板的形状为长方形，我们选择将墙面分割成不同面积的长方形区域。
根据所分区域的大小，选择电池板的安装情况，选择的电池板必须长和宽不超过该区域长和宽的电池。
由于我们在这个模型里只考虑了面积去安放光伏电池，符合该区域的电池板搭配可能有多种，但是要选择最优的电池搭配，为了实现电池最优搭配，我们建立了金字塔模型。
模型二：金字塔模型所谓金字塔模型就是最下面数量多，最上面数量少，这个模型恰好能解决我们区域分析时得到很多种电池搭配，却得不到最优搭配的问题。
太阳能小屋的优化设计与研究
ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｔ ｒ ｎｓ ａ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ｉ ｆ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｕｓ ｉ ｎ ｇ
资 源及 环境
中 国 科 技 信 息 ２ ０ １ ４ 年 第Ｏ ６ 期 Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｍ ａ ｒ ． ２ ０ １ ４
太 阳能小屋 的优化设计与研究
郑十
摘要 本大同市典 型
气 象年 气 象数据 的 分析 ，确 定 出小屋 最优 的铺 设方案 。按 照 小屋 的建 设要
求 ，采用区域填 充扫描 线算法确 定小屋 的各 外表 面的铺设 组件 阵列和铺 设方 案 并建立 非线性优 化模 型 ，根 据 已求 出的最优 组件序列确 定顶 面的符合 约束
Ｍ ＡＴ Ｌ ＡＢ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｍｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ． Ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ｕ ｌ ｔ ｔ ｏ ｓ ｅ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ— ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ ｉ ｓ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｈｅ ｔ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ；ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｆ ｄ ｌ ｉ ｎ ｇ ；ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； Ｍ ＡＴ Ｌ ＡＢ
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《太阳能小屋的优化设计》的阅读报告
一、对案例79的精读与点评
对于案例79，关于《太阳能小屋的优化设计》，作者较好，较全面地完成了第一、第二小问，且分析问题清楚，建模合理，不足之处是对第三题的解答不完整，特别是对朝向设计讨论欠缺。
针对太阳能小屋的优化设计，这篇文章着重研究了光伏电池与逆变器的选择、配对以及铺设等问题。
首先这篇文章的摘要简明扼要，讲清楚了研究的问题，对模型通过三个问题的分析进行了简要的叙述。
在问题的假设里，假设合理，这使文章更加严谨。
在模型的建立上首先介绍了如何计算斜面上太阳总辐射和辐射量，并考虑了散射辐射量和反射辐射量，并对这些公式进行了简化，在此基础上建立了模型。
对于第一题，建立了多目标规划模型，综合考虑转化效率与单位面积收益率指标原则光伏电池，并利用Matlab构造0-1矩阵模拟实际铺设，且对问题进行了简化，对两个目标做进一步的理解。
合理设定了容忍值，并分析了不同墙面的全年光照的不同，分析了应该铺的光伏电池。
在模型的求解里，画出了不同方向的墙体电池排布图和分组图，给人一种很直观的感觉，最后选配合适逆变器完成配对，求的投资回报年限23.7年，单位发电成本0.353元/度。
对于问题二，在架空情况下建立无约束优化模型，是在第一小题的模型上进行了修改，通过逐步搜索得到最佳倾角与最佳朝向，继而选择电池进行计算机模拟铺设，给出优化的铺设方案，最终给出了电池与逆变器组合，求得投资回报年限22.4 年，单位发电成本0.336元/度。
对于问题三，为设计一合理的太阳能小屋，作者在已求得电池板的最佳倾角和朝向的基础上，根据设计规范建立非线性规划模型，并画出了自主设计的小屋立体图，再考虑到门的大小，利用Lingo求解小屋尺寸，结合已知的最佳倾角与朝向给出了小屋的具体设计方案，并进一步给出了所设计小屋的光伏电池铺设方案。
但事实上在这一小题中，作者并没有将非线性规划的模型写出来，而且考虑的方向也不全面。
总的来说，这篇论文对太阳能小屋做了一个很好的设计，得出的结果也很完美，值得我们参考学习。
一、对群文件B045的精读与点评
在群文件的B045文章中，作者用了矩形排样法和遗传算法完成了第一、第二小问，分析问题清楚，建模合理，不足之处是得出的不是最优解，而且对第三题的解答不完整，特别是对朝向设计讨论也欠缺。
这篇文章研究光伏电池在太阳能小屋外表面的优化铺设问题时，明确了要使
得小屋的总发电量最大，而单位发电费用最小这个目标。
通过很清晰的图得出了发电量最大和单位发电费用最小的目标不可能同时达到的结论，把效益函数作为目标函数。
问题一，作者根据太阳能小屋一年的光照条件，求得了各类电池在各墙面上单位面积一年的发电量，结合各类电池本身的价格，得到各类电池在各墙面上的适配指数。
根据各类电池在各墙面上的适配指数判断各墙面适合何种电池，选择合适的电池，淘汰效率低的电池。
作者利用这几种的电池对墙面进行铺设，利用剩余矩形排样法结合遗传算法优化铺设方案，使得墙面电池的效益总和尽量高。
在确定墙面铺设的电池之后，根据电池总功率选择合适逆变器，使得逆变器的使用潜能最大。
再根据电压约束确定电池串并联，最终得到电池的连接及铺设的确定方案，得到35年发电总量S=576301KWh，单位发电量成本Ｐ＝0.42元。
再经过计算可得此种方案将在30年之后收回成本。
但是与第一篇文章相比易得出最后得出的并不是最优解，原因是遗传算法得出的是局部最优解，而第一篇文章用目标规划求出了最优解。
问题二，根据太阳能小屋一年的光照条件，求得电池在屋面上单位面积一年的发电量最大时的方位和斜角，忽略光线角度变化带来的小的电池板遮挡影响，根据此电池板和墙面的关系，将电池在墙面上进行规律性密集铺设。
通过角度改进，得到结果35年发电总量S=444229KＷh，Ｐ＝0.44元。
再经过计算可得此种方案将在31年之后收回成本。
问题三，在题给约束条件下，设计高效益的太阳能小屋。
考虑了房屋的朝向和屋顶的形状，选择了合适电池进行紧密排布设计，使得小屋总效益趋于最大。
最终结果为总发电量S=771894kWh，P=0.37元，25年收回成本。
但与第一个模型一样，这个模型在本小题上也没有给出确切的模型，而且也没有考虑得很全面，且屋顶只用了A3电池，没有考虑到其他电池，这是有些不足的。
总体来说，这篇本章没有案例79的好，但是有独特的思想，解题过程比较严谨，通过计算一步步优化，解算法的过程值得学习。
读了这两篇论文，我学到了很多，对于以后自己写论文有一定的帮助，知道了论文的排版以及思路的理清的重要性，在以后的论文里面会进行这些方面的改进，优化自己的文章。