太阳能小屋的设计
别墅光伏一体设计方案
别墅光伏一体设计方案别墅光伏一体设计方案是指在别墅建筑上融合光伏发电系统的设计方案。
光伏发电系统可以利用太阳能转换为电能，为别墅提供清洁、可再生的能源。
下面是一个700字的别墅光伏一体设计方案：一、设计目标在别墅建筑上集成光伏发电系统，实现别墅自给自足的能源供应，减少对传统能源的依赖，并为社会环保事业做出贡献。
二、设计原则1. 利用现有的别墅建筑外墙、屋顶等建筑元素，实施光伏发电系统的集成，确保设计方案的安全性、稳定性和美观性。
2. 设计光伏发电系统的装置容量要能满足别墅正常用电的需求，同时还要考虑适当的电力储备，以应对特殊情况。
3. 光伏发电系统的设计要考虑不同季节和不同地区的气候因素，确保系统的稳定性和高效性。
4. 设计方案要充分考虑光伏发电系统的维护和管理，确保系统的长期可用性。
三、设计内容1. 屋顶集成设计：在别墅屋顶上设计光伏组件的布局，利用屋顶空间最大化地安装光伏发电组件。
采用多晶硅或单晶硅太阳能光伏电池板，结合别墅屋顶的形状和结构，实现光伏发电系统和建筑的无缝衔接。
2. 集热器设计：在别墅门窗、阳台等外墙设计太阳能集热器，利用阳光的热量为别墅供热。
集热器可以采用平板式或真空管式，根据别墅装修风格和需求进行选择。
3. 接入电网设计：将光伏发电系统与电网相连接，实现发电和电网的双重供电模式。
通过逆变器将太阳能发电转换为交流电，并将多余的电能注入电网，以实现自发电和卖电的功能。
4. 储能系统设计：在别墅内设计储能系统，用于存储光伏发电系统产生的多余电能。
储能系统可以采用锂电池或铅酸电池，以便在晚上或天气不好时继续使用太阳能发电。
5. 监控管理系统设计：在别墅内安装光伏发电系统的监控管理系统，用于监测光伏系统的电量、生成效率、功率等参数，并及时发出报警或自动化控制信号。
方便用户随时了解系统的工作状态和发挥系统的最佳效能。
四、预期效果通过别墅光伏一体设计方案，可以实现别墅对电力的自给自足，减少对传统能源的消耗。
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。
数学建模——太阳能小屋的设计模型
（1）根据山西省大同市的气象数据，仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋的部分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量。
（2）：电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，请选择架空方式安装光伏电池，重新考虑问题1。
（3）：根据附件7给出的小屋建筑要求，为大同市重新设计一个小屋，要求画出小屋的外形图，并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池，给出铺设及分组连接方式，选配逆变器，计算相应结果。
二、问题分析
对于在绿色小屋上铺设太能电池板最优解的问题，我们可以设定为是多因素限制的一个多变量的规划问题。
太阳能电池由电池板和逆变器构成，两个相互影响，只允许相同型号的光伏组件进行串联，不同型号的光伏组件只能并联。电池板本身大小固定，很难完全铺设，这些都是限制因素，都要在模型中加以考虑。
根据逆变器的参数调整设计电池组件分组阵列串并联的方式以满足相应的输出电压和总功率，研究电池板型号对应于逆变器的关系来确定电池板的组件；
最后，对所建模型进行评价和改进，并且就太阳能小屋的设计和建造问题给出了具体的建议。
关键词：光伏电池优先因子贪婪算法非线性优化最佳倾角
一、问题重述
在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。
如何设计阳光小屋教案
如何设计阳光小屋教案教案标题：如何设计阳光小屋教案教案目标：1. 帮助学生了解阳光小屋的概念和作用。
2. 培养学生对环保和可持续发展的意识。
3. 提供学生设计和建造阳光小屋的基本知识和技能。
教案步骤：引入：1. 引导学生思考太阳能的应用领域，并提出讨论问题，如“你知道太阳能可以用来做什么吗？”，“你有听说过阳光小屋吗？”等。
知识讲解：2. 介绍阳光小屋的概念，并解释其作用和优势，如节能减排、利用可再生资源等。
3. 讲解太阳能的基本原理和收集利用方法，包括太阳能电池板的工作原理和太阳能转化为电能的过程。
案例分析：4. 分析和讨论已存在的阳光小屋案例，如设计、结构、材料等方面的特点。
5. 引导学生思考如何根据实际需求和环境条件设计适合的阳光小屋。
设计实践：6. 小组合作：将学生分成小组，要求他们合作设计自己的阳光小屋。
指导他们考虑建筑结构、材料选择、能源利用等方面的问题。
7. 学生展示：每个小组展示他们的设计方案，并解释他们的设计理念和可行性。
评估与反思：8. 评估学生的设计方案，包括创意性、可行性、环保性等方面。
9. 引导学生反思设计过程中的困难和挑战，以及他们对太阳能利用和可持续发展的认识。
延伸活动：10. 鼓励学生进一步了解和研究太阳能利用的其他领域，如太阳能发电、太阳能热水器等。
11. 邀请专业人士或相关机构的代表来学校进行讲座或工作坊，进一步拓展学生的知识和技能。
教学资源：- 太阳能小屋案例研究资料- 太阳能电池板和相关设备的实物或图片- 设计工具和材料，如纸张、铅笔、尺子等教案扩展：对于不同年龄段的学生，可以根据他们的认知水平和技能发展做适当的调整。
对于小学生，可以简化知识讲解和设计要求，注重培养他们的环保意识和创造力。
对于中学生，可以加深对太阳能原理的讲解，并引导他们进行更复杂的设计和实践。
对于高中生，可以引导他们进行更深入的研究和探索，包括相关科学原理和可持续发展的政策等方面的内容。
太阳能小屋的设计模型
基金项 目： 陕西省科技计划资助项 目（ ２ ０ １ ２ Ｊ Ｍ８ ０ ３ １ ） ； 陕西省教育厅专 项科研计划项 目（ １ １ Ｊ Ｋ ０ ８ ６ ６ ） ； 渭南市科 技计划 资 助项 目（ ２ ０ １ １ Ｙ Ｋ Ｊ － ２ ） ； 渭南师范学院大学生创 新创业计 划项 目（ １ ２ Ｘ Ｋ ０ ４ ６ ） 作者简介 ： 张永红 （ １ ９ ７ ６ 一） ， 男， 陕西合 阳人 ， 渭南师 范学 院数 学与信息科 学学 院副教授 ， 理学 硕士 ， 主要从事 计算机
太 阳能小屋 的设计模 型
张永红 ， 冯淑 娟
（ 渭南 师范学 院 数学与信息科学学院 ， 陕西 渭南 ７ １ ４ ０ ０ ０ ） 摘 要： 文章建立 了一个太 阳能小屋的优化模型 ， 给 出小屋外 表面光 伏 电池 的铺设方 案 ， 使小 屋量的费用尽可能小． 并计算 出小屋光伏 电池 ３ ５ 年 寿命期 内的发 电总量 、 经济效益 及投资 的回
太 阳能小 屋 的设 计 中 ， 研究 光伏 电池 在小 屋外表 面 的优化 铺设 是很 重要 的问题 ． ２ ０ １ ２ 高教社杯全国大学生数学建模竞赛题 目（ Ｂ题 ） 附件 １ ～ ７ ＿ １ 提供 了相关信息． 请参考附件提供
的数据 ， 对下列 ３ 个问题分别给出小屋外表面光伏电池 的铺设方案 ， 使小屋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 ， 并计算出小屋光伏电池 ３ ５年寿命期 内的发 电总量 、 经济效益 （ 当 前民用电价按 ０ ． ５ ￣ ＿ ／ ｋ Ｗｈ 计算 ） 及投资的回收年限． 问题 １ ： 请根据山西省大同市的气象数据， 仅考虑贴 附安装方式 ， 选定光伏 电池组件 ， 对小屋 （ 见附件 ２ － ｌ ） 的部分外表面进行铺设 ， 并根据电池组件分组数量和容量 ， 选配相应的逆变器 的容量和数量．
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 ：
关于太阳能小屋的设计安装问题研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗ ｈｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏｕ ｔ ｅ ｒ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ａ ｂ ｉ ｎ ｉ ｓ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｐｈ ｏｔ ｏｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ， ｔ ｈｅ ａ ｎｎｕ ａ ｌ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ
方 案． １ ． ２ 符 号 说 明
１ 问 题 提 出
１ ． １ 设 计 要 求
问题 一 ， 首先 对 太 阳能小 屋 的外 表 面进 行 光 伏 电池 的铺设 时 ， 要 尽可 能满 足两 个方 面 的要求 ： 一 是 小 屋 的全 年太 阳能光 伏 发 电总 量 尽 可 能 大 ， 二 是 单 位 发 电量 的 费用尽 可 能 小 ． 于是 我 们 可 以将 问题 转 化 为 多 目标 规 划 问题 ， 得 出在 小 屋 的各 个 平 面 上 铺
的价 格差 异很 大 ， 且 每 峰 瓦 的 实 际发 电效 率 或 发 电 量还 受诸 多 因 素 的 影 响 ， 因此 ， 在 设 计 太 阳 能 小 屋 时， 研 究 光伏 作用 在 小 屋 外 表 面 的优 化 铺 设 是 非 常 重要 的 ， 我们 主要 研究 以下 两个 问题 ．
器 的容 量 和数量 ， 得 出具 体 的铺设 方 案． 最后 ， 计 算
小 屋光 伏 电池 ３ ５年 寿命期 内的发 电总量 、 经 济效 益 及 投 资 的回收年 限．
问题 二 ， 为 了合 理 的选 择架 空 式 安装 方 式 来 安 装 光伏 电池 以提 高 电池 的工 作 效 率 ， 首 先 需 要 计 算 出光伏 电池 架 空 安 装 时 的倾 角 Ａｎ — ｄ ａ ｎ， Ｚ ０Ｕ Ｑｉ ａ ｎ， Ｚ Ｈ ＡＮＧ Ｆ ｅ ｉ
2012年全国大学生数学建模大赛B题--论文
2012年全国大学生数学建模大赛B题--论文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一.阐述问题太阳能作为迄今人类所认识的最清洁的可再生能源，其与建筑一体化将在建筑节能中起到十分重要的作用。
屋顶在建筑外围结构中所接受的日照时间最长，接受的太阳辐射量也最大，具有利用太阳辐射的优越条件，同时，屋顶较开阔，便于大面积连续布置太阳能设备，因此，在城市中，建筑屋顶是太阳能利用的最佳场所。
目前，许多国家已纷纷实施和推广“太阳能屋顶计划”，如有德国十万屋顶计划、美国百万屋顶计划以及日本的新阳光计划等。
我国属于太阳能利用条件较好的地区，尤其是青藏高原地区太阳能。
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%太阳能小屋的设计摘 要近年来，光伏技术受到人们的青睐，同时材料成本费在产品应用过程中起着举足轻重的作用。
本文研究如何使光伏电池板在满足一定的约束条件下合理、有效的布置电池板，从而提高电池板材料的利用率。
我们的主思路就是：如何布置光伏电池板使得总发电量在尽可能大的情况下，单位发电量效益尽可能小。
根据太阳能电池外形以及房屋的外形，我们决定用填充算法与遗产算法相结合的矩形优化排样模型。
针对问题一，我们采用对太阳能电池板采用贴附式的方法进行铺设的模式。
一方面，我们在确保每个电池组件都贴附着房屋的情况下来排布尽可能多的电池板，使排放区域的板材废料尽可能少，以提高板材的利用率。
另一方面，我们考虑光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求，运用遗传算法模型进行编程求解，最终求得35年的总发电量为367951kwh ，经过28年后成本收回，开始盈利，35年总的收益为24180元。
针对问题二，我们是采用架空式安装电池板的模式。
基于问题一的模型基础上，由于铺的最多板的数目已确定，我们的目的：建立模型尽可能的使已铺的电池板吸收更多的太阳能。
一方面，为了保证太阳能电池板能够最大的将照射在上面的太阳光吸收，我根据倾斜面上的所接受到的各种光照建立了最佳倾角模型，最终得出山西省大同市的最佳倾角为度。
另一方面，为了消除由于太阳能电池板之间产生的阴影，我们建立了最优电池阵列间距模型。
在最佳倾角模型的基础上，我们得出一年中冬至日的高度角最小，通过数学几何知识，进一步得出电池阵列间距︒2.27cos l，最终得到总发电量为436470kwh ，经过17年收回成本，总收益为42600元。
针对问题三，我们对房屋进行重新设计。
该题要求自己设计房屋，我们根据以下方面：（1）采光度最好，确定方向为坐北朝南。
（2）太阳辐射强度最大，所以应使屋顶的面积尽可能大。
经过问题二的计算，确定房顶的倾斜度为︒3.37，根据以上条件，画出小屋的外观模型。
根据问题二的排板模型，我们得到了太阳能电池板的排列方法，如图。
求得总发电量为535710kwh ，经过15年成本收回，收益为53160元。
*关键字：光伏电池 矩形优化排样模型 采光度 最佳倾角'一、问题重述(在设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，逆变器将一部分电转换给用户提供，并将剩余电量输入电网。
不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。
因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。
附件1-7提供了相关信息。
请参考附件提供的数据，对下列三个问题，分别给出小屋外表面光伏电池的铺设方案，使小屋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，并计算出小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效益（当前民用电价按元/kWh计算）及投资的回收年限。
在求解每个问题时，都要求配有图示，给出小屋各外表面电池组件铺设分组阵列图形及组件连接方式（串、并联）示意图，也要给出电池组件分组阵列容量及选配逆变器规格列表。
在同一表面采用两种或两种以上类型的光伏电池组件时，同一型号的电池板可串联，而不同型号的电池板不可串联。
在不同表面上，即使是相同型号的电池也不能进行串、并联连接。
应注意分组连接方式及逆变器的选配。
问题1：请根据山西省大同市的气象数据，仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋（见附件2）的部分外表面进行铺设，并根据电池组件分组数量和容量，选配相应的逆变器的容量和数量。
问题2：电池板的朝向与倾角均会影响到光伏电池的工作效率，请选择架空方式安装光伏电池，重新考虑问题1。
问题3：根据附件7给出的小屋建筑要求，请为大同市重新设计一个小屋，要求画出小屋的外形图，并对所设计小屋的外表面优化铺设光伏电池，给出铺设及分组连接方式，选配逆变器，计算相应结果。
"二、模型准备理论准备2.1.1光伏小屋所谓光伏小屋就是将太阳能电池板安装在建筑物的屋顶以及四周墙壁，引出端经过控制器、逆变器与公共电网相连接，由太阳能电池板、电网并联向用户供电，组成户用并网光伏系统，将太阳电池与建筑物有机的结合起来。
原理示意图如下：图一 太阳能光电系统组成原理框图2.1.2太阳能电池方阵太阳能电池单体是指由若干个太阳能电池组件或太阳能电池板在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。
本文中我们将太阳 能电池单体进行串并封装后，就成为太阳能的电池组件，其功率一般为几瓦至几十瓦，是可以单独可以作为电源使用的最小单元。
太阳能电池组件再经过串并组合安装，形成太阳能电池方阵。
光伏电池的的电压、电流串并联特性曲线如下图：(光伏电池串联的输出的特性 光伏电池并联的特性图二 串并联特性曲线《2.1.3 光照强度水平面总辐射强度：水平面接收到的直射光线水平面散射辐射强度：太阳辐射经过大气中的气体分子、尘埃散射后到达某一水平面处单位面积上的辐射功率。
法向直射辐射强度：表示垂直于辐射方向的平面上，单位面积上的直射辐射功率。
关系：平面辐射总强度=平面散射辐射强度+平面直射辐射强度 将太阳光平面辐射量转化到斜面上的推导 /平面直射辐射强度由题目所给数据为了求屋顶面的辐射强度，由公式：。
得出倾斜平面的辐射强度=（平面辐射总强度-平面散射辐射强度）*cosα+平面散射辐射强度*sinα。
数据预处理【由附件四所给的数据我们用excel对数据进行了处理，并结合一中的公式求出了各个方向的辐射强度平均每天的辐射强度如下表所示：三、问题分析^我国的光伏产业发展极不平衡，2007年虽然太阳能电池的产量超过日本和欧洲而居世界第一，然而光伏应用市场的发展却非常缓慢，光伏累计安装量大约只占世界的1%，应用技术水平与国外相比还有很大的差距。
光伏产品与一般机电产品不同，必须根据用户的需求、当地的气象以及地理条件来决定系统的配置，由于目前光伏发电成本较高，所以在本篇论文里，我们在只考虑了当地气象、地理位置两个因素下，使可靠性（充分的将光能转换为电能，满足人类对能源的需求）和经济性（单位发电量的费用尽可能小）形成最佳结合，来最大发挥光伏电源的作用。
问题一分析：问题一要求根据山西省大同市的气象数据，仅考虑贴附安装方式，选定光伏电池组件，对小屋的部分外表面进行铺设，我们通过题目中光伏电池组件的分组及逆变器选择的要求，对问题进行分析，采用矩形件最优排样算法，最终得到光伏电池的铺设数量及方式，并计算出题目的要求数据。
问题二分析:问题二要求通过架空的方式对题目中的小屋外表面安装光伏电池。
因为在光伏发电系统的设计中，倾角选择的正确与否直接影响光伏发电系统的性能和发电量的大小。
因此，我们通过计算，得到山西大同的太阳能最佳倾角，又因为若在东西南北墙面架空铺设会占用很大面积，因此，该问中我们仅考虑在房屋顶部铺设光伏电池板，然后通过编程计算及画图，最终得到小屋光伏电池35年寿命期内的发电总量、经济效益（当前民用电价按元/kWh计算）及投资的回收年限。
问题三分析：问题三要求自己建立一个小屋，使得新设计的小屋符合附件七所给的条件。
我们考虑采光面的面积、房屋的朝向、房屋的形状、门窗的尺寸，设计一个新型房屋。
并根据问题一求光伏电池铺设方式的方法进行计算，得到问题三的最优值。
）四、模型假设1 时间的计量以地球自转为依据,并采用“北京时间”计时；2 太阳能电池板为平板式；3 不同类型的电池板近似认为厚度是相同的；4 逆变电源在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压 稳定，为失真度较小的正弦波；5 光伏电池的电极之间接触良好；6 小屋的四周没有高层建筑，即周围没有任何建筑物遮掩； 。
7 大同市近35年内气候没有多大的改变，即它的光照强度、最佳照射角度基 本没有变化；8 假定每块光伏电池的实际寿命为理想寿命，35年； 9 光伏电池的开路电压、短路电流不变，为一常量；10 光伏组件的额定功率：0—10年的效率为100%，10—25年效率为90%，25年以 后为80%折算；11 在考虑耗得经费时只考虑太阳能电池板的造价，不考虑人工安装费用、意外 损失费用。
\12 假设在同一平面上铺设的电池的厚度是相同的。
五、符号说明i : A 类光伏电池的第i个型号； j : B 类光伏电池的第j 个型号；k : C 类光伏电池的第k 个型号；i i y x * 类型为A 的光伏电池的尺寸；j j y x *: 类型为B 的光伏电池的尺寸；【k k y x *类型为C 的光伏电池的尺寸；Q : 某一面的总收益；I : 倾斜面上的所接受到的太阳辐射总量直接辐射量b I : 倾斜面上的所接受到的直接辐射量d I : 倾斜面上的所接受到的天空散射辐射量gI : 倾斜面上的所接受到的地面反射辐射量α: 倾斜面与水平面的夹角θ: 太阳光入射角|n I : 垂直于太阳光线平面上的直射辐射强度i l： 太阳能电池组件的长或者宽δ： 太阳赤纬角s t： 太阳时ω： 时角A : 太阳方位角h ： 太阳高度角—六、模型建立及求解问题一6.1.1 模型建立通过对问题的分析，我们决定用矩形件排样优化来确定电池板的贴附式安装的数量及位置。
矩形件排样优化是指在给定的板材上按一定要求排放尽可能多的所需矩形件，使排放区域的板材废料尽可能少，以提高板材的利用率。
对于该问题，要求光伏电池的发电量尽可能大，因此在辐射强度大的面，我们尽可能的对其进行铺设，辐射强度小的面对其进行分析，判断是否需要铺设光伏电池，铺多大面积最为恰当。
对于各个墙面，有门、窗的地方不能铺设电池组件，因此我们采用了一种近似算法，基本思想是根据墙面上的门、窗等约束条件将某个墙面分成若干部分，选择相适应的电池组件依次排入这些区域内，尽可能地使排入的光伏电池更多，从而保证年发电量尽可能多。
对光伏电池进行铺设时，应注意以下几点：（1） 同一型号的光伏电池尽可能相邻排列，便于串并联； :（2） 电池组件相互靠紧，互不重叠，不能排到墙面之外；（3） 符合最左最低原则，即先考虑墙面左下角的光伏电池型号，依次向右 上角排列。
（4） 对已经排放好的电池组件，在排放下一个电池组件时，其相对于墙面 的位置不变。
光伏电池在墙面左下角的排法有2种,即横排和竖排。
如图所示：横排 纵排\显然,在解决优化排样问题中,光伏电池的排法直接影响到优化结果。
因此,把墙面和光伏电池的编号序列和方向作为染色体中的信息,用矩形匹配分割算法实现一个染色体所表示的排样方案,进行局部搜索;再用遗传算子实现全局搜索,是算法设计的主要思想。