数学建模论文-太阳能小屋的设计

太阳能小屋的设计摘 要太阳能作为一种新型能源，受重视程度逐年增加，发展太阳能光伏产业，可以改变目前能源结构，突破技术瓶颈，增大经济效益。太阳能小屋的设计，在很大程度上推广了太阳能光伏产业的发展，造福人民。针对问题一：根据山西省大同的气象数据，统计出一年12个月份小屋屋顶、南向、西向、东向、北向辐射强度的统计量，并利用SPSS软件，对各个方向总辐射强度进行主成分分析，根据各个方向辐射强度的贡献率的大小，首先确定铺设屋顶，然后铺设南墙，最后铺设西墙。东墙和北墙贡献率较小，舍弃。引入电池的性价比概念，对所有电池板进行排序并初选出7种电池。在贴附安装电池板时，采用了一种最低水平线与填充启发式算法相结合的二维矩形排样模型，得出了铺设屋顶的四种方案（图1、2、3、4），为使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大且单位发电量的费用尽可能小，构造了关于发电量、电池板成本以及逆变器成本的经济效益函数，根据经济效益最大，选出了铺设屋顶四种方案中最佳方案（见图5），同理算出南墙和西墙的铺设方案（见图6、7）。逆变器配合方案（见图组B2），计算了经济效益178082.94元和回收年限5.1年。针对问题二：考虑电池板的朝向和倾角，设计更佳方案。为了使电池板接受的太阳辐射量最大，需要求出太阳入射角。根据与太阳辐射量有关角度的定义和计算公式,得到了关于太阳时角、太阳赤纬角、山西大同所在纬度以及电池板的方位角的太阳入射角的函数关系式。抽取春分、夏至、秋分和冬至日前后的数据进行分析，在电池板的方位角为0度（朝正南）时，求出对应日的倾斜角，利用MATLAB进行最小二乘法拟合，得到电池倾斜角关于天数的函数，对其积分求解得到最佳倾斜角为45.02度。并利用差值的方法进行了检验。同理，在倾斜角为45.02度情况下，根据拟合代表日法向总辐射强度与太阳时角的函数，确定各个代表日内的最佳太阳时角，进而确定电池板的最佳方位角为29度。根据倾斜角45.02度，重新构造屋顶方案（见图8），并重新计算了经济效益442498.4476元和回收年限1.95年。针对问题三：首先满足满小屋基本建筑要求，限定的最低净空高度为2.8米，建筑平面体型最短边为5米，建筑总投影面积为74平方米。根据屋顶最高点距地面5.4米，求出倾斜屋顶的铺设面积，根据问题一的算法，确定了以电池B1和B2为组合的铺设方案（图9）。发现铺设后电池平面的总长度与实际屋顶的长相差6.5厘米，所以修正建筑平面体型最长边为14.865米。为了满足倾斜角为45.02度，对所有电池板面架空17.29度。为了满足电池板方位角最佳，将小屋整体向西旋转29度。小屋的窗地比以及窗墙比要求，参见平面图（组图B2）和立体图（图10）,设计的此小屋回收年限为4.32年。关键词：最低水平线 矩形排样模型 太阳入射角 太阳时角 一 问题重述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0.5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。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 问题分析针对问题一：为使小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，应考虑电池安装方位。根据附件4_山西大同典型气象年逐时参数及各方向辐射强度，求出在屋顶和南墙可以产生比较大的发电量。为了使单位发电量的费用尽可能小，要选择出造价低、效率高的电池组件，在根据电池组件来选择逆变器的型号。由于小屋的顶表面有一个梯形天窗，南面有圆形窗户，采用填充启发式算法的二维矩形排样方案。针对问题二：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。假定太阳能集热器的倾斜角和方位已经确定, 要计算入射在太阳能电池表面上的太阳直射辐射的能量。 太阳光线可分为二个分量, 一个垂直于太阳能电池表面, 一个平行于太阳能电池表面, 只有前者的辐射能被电池所截取。由此可见, 在实际使用时使太阳入射角i越小越好。先假定电池板方位角不变时，建立电池板接受辐射量与电池倾斜角的关系模型。再假定电池的倾斜角不变时，建立电池板方位角与接收量的关系模型。针对问题三：根据题目要求附件7给出的小屋建筑，请为大同市重新设计一个小屋，分析小屋的限定条件 ，得出小屋的最高点是确定的，室内水平屋顶最低值确定，总投影面积最小值明确，长宽规格、窗地比、窗墙比是明确的。用这些限定条件做约束条件，目标函数为经济效益函数，设计合理铺设方案，使小屋全年的太阳能光伏发电总量尽可能大，单位发电量的费用尽可能小。三 模型假设针对问题一：1假设逆变器不占太阳电池板安装面积。2假设该地区气候在近35年内不会发生很大的变化。 3假设阳光强度不受分向风速的影响。4假设阳光强度不受空气质量的影响。针对问题二：1假设逆变器不占太阳电池板安装面积。2假设不考虑架空设备的费用。5。针对问题三：1假设逆变器不占太阳电池板安装面积。2假设不考虑设备的日常维护等费用。3假设四 符号说明a1：水平面总辐射强度a2：法向直射辐射强度w：小屋屋顶的总辐射强度太阳入射i太阳时t太阳时角w赤纬角太阳方位角太阳能电池的单价Z 每小时太阳强度p每块太阳能电池的面积S 价格（元/Wp）V太阳能电池的种数n每种型号的电池板个数m电池板的转换率一年单位面积上太阳能能量w一年的总电量Y逆变器的价格r逆变器的种类数b每种逆变器的块数a35年的经济效益Q回收年限k投资F五 模型的建立与求解针对问题一：1.利用SPSS软件，对小屋屋顶的总辐射强度、东向、南向、北向、西向总辐射强度5个因子进行主成分分析，找到电池要安装的面。再利用填充启发式算法的二维矩形排样模型，输出几种代表性的方案，分别计算经济效益，评价方案的优劣，找到最佳方案。法向直射辐射强度是指在垂直于辐射方向的平面上，单位面积上的直射辐射功率。水平面总辐射强度=水平面散射辐射强度+水平面直射辐射强度。计算小屋屋顶的总辐射强度：w=a1*cos+a2小屋各面每月总辐射量统计表见附件二：表A将数据做出折线图：分析得出：小屋屋顶的总辐射量最大，在冬季时，南方总辐射强度较大，在夏季西方总辐射强度较大，一年中东向总辐射量次之，北向相对其他方向，都较小。利用spss对表一进行主成分分析，公因子方差初始提取小屋屋顶总辐射强度1.000.764东向总辐射强度1.000.856南向总辐射强度1.000.650西向总辐射强度1.000.788北向总辐射强度1.000.943提取方法：主成份分析。解释的总方差成份初始特征值提取平方和载入合计方差的 %累积 %合计方差的 %累积 %14.00280.04880.0484.00280.04880.0482.63712.73292.7803.2805.59698.3764.0741.49099.8655.007.135100.000提取方法：主成份分析。由累积贡献率，分析：屋顶辐射总量强度的贡献率最大，次之是东方辐射强度，南方的累积贡献率也较大。2.进一步分析：利用填充启发式算法的二维矩形排样模型：2,1排样模型设已知排样所用电池材料的长为L,宽为W, (L *W ),所有待排的矩形件共有M 种, 第i种矩形件个数N i, 其长为Li, 宽为Wi ( 1 I N )。则所有待排的矩形件的个数是N = N i。优化排样的基本目标是:在待排矩形在材料上互不重叠, 也不能超越材料边界的前提下,快速生成排样, 同时提高材料利用率。定义排样布局的原材料的利用率为Emax, Emax越大, 材料的利用率越高。则材料优化的排样模型。Emax = (L i Wi N i ) /L W 2.2基本算法：经验规则：先角后边，拉一根水平线，然后根据水平线从一边开始向另一边进行切割, 例如左边向右边, 并且总是从最左的位置开始, 按照左底的策略。如下图。使任何一个待排放小矩形在不超越材料的情况下, 满足BL( Bottom - Left)算法。数据处理：（1）采用蚂蚁算法对待排放的电池板进行预处理。将所有同尺寸的待排放矩形拼成大矩形。按照俩俩一点拼成四个，如上图，横向或纵向定方向后一次性铺完为约束条件, （2）结合模拟退火算法模仿物理上的退火过程寻求最优解,以小屋的屋顶为例，小屋屋顶有一个梯形窗户，以窗户的南侧线为基准，做一根水平线。为了简化做法，先利用蚂蚁算法对屋顶进行铺设，铺设完成后，再将天窗上的电池板去掉（去掉的面积肯定要大于天窗的面积）。为了简化计算，对三中种光伏电池进行了选择。根据附件3提供的三种太阳能电池的相关数据，通过比较组件功率，先考虑选用功率大的铺设，即优先考虑A、B型号的，其次考虑C型号的。从表中我们得出A与B相比较除电池的价钱、太阳光辐照阀值这两个因素相差较大其他因素基本相同，A的这两个指标都比B的大，所以我们先考虑选用B。B电池中，我们在尺寸基本相同的情况下，通过比较他们的组件功率，进而再删除一些不太合适的型号，最终我们确定了优先使用B1、B2、B3这三种型号。引入电池的性价比概念，对所有电池板进行排序并初选出7种电池。B1 B2 B3 C2 C5 C3 C11见附件二：电池板的性价比表B1蚂蚁算法matlab代码：见附件一蚂蚁算法结果：见附件一通过对附件4的数据统计，根据公式（如下）蚂蚁算法结果：屋顶四种方案如下图（1,2,3,4）屋顶方案三（图1）屋顶方案二（图2）屋顶方案一（图3）屋顶方案四（图4）各个方案的具体指标分析数量每个面积转换效率KWh/产生的电量KWh35年总发电量35年总效益屋顶方案一B191.6416.21%2011.08518205.31479573467.42286733.7B2161.940.16392011.085B361.640.1598方案二B1281.640.16212011.08515609.233491690.85245845.4B211.940.1639方案三C3211.580.06352011.0857051.2139222113.24111056.6C5141.540.0649方案四B161.640.16212011.08512562.0896395705.82197852.9B2141.940.1639C1141.170.0427C371.580.0635南面最佳方案C230.940.06171043.4390.1126512288.54856144.3C521.540.0649西面最佳方案B2111.940.1621795.1353149.7332999216.5949608.3Q=170165.6749+133.27+6584=178082.94元F=116568.033+6011+37218.02=54797.053元K=F/10688.26=5.1年屋顶方案一最佳，如下图5：南墙的最佳方案：如下图6西墙的最佳方案：如下图7都是B2逆变器的配置方案（见图组B2）各个方案中逆变器的投入图组B2针对问题二： 做出小屋各个方向上的辐射强度表格见附件二：表B根据表B做图：从图表分析，小屋的屋顶的总辐射最大，综合分析，南向的总辐射强度最大，但是也出现了，夏季，西向总辐射强度高于南向总辐射强度，春季时，西向与南向的总辐射强度几乎持平。为了简化模型，又不失代表性，选择春分日，夏至日，秋分日，冬至日。3月20日3月21日6月21日6月22日9月23日9月24日12月22日12月23日选出12:00的数据（对应附件四中的11:00）日期水平面总辐射强度东向总辐射强度南向总辐射强度西向总辐射强度北向总辐射强度春分244.44122.22122.22122.22122.22夏至505.56207.56200.26134.12134.12秋分534.72242.69421.1970.3670.36冬至280.56173.44417.6352.7852.78作图：分析：春分日，夏至日，秋分日，冬至日。1.模型准备引入概念：太阳入射角、太阳高度角、时角、赤纬角、太阳方位角、太阳时。山西大同的经纬度：北纬：40.10东经：113.33根据参考文献 1;（1）当地的太阳时t： t=北京时+E-4（120-L） 山西的太阳时：=北京时+E-4（120-113.33）转换时考虑了两项修正, 第一项E是由于地球绕日公转运动速度的变化而产生的修正,时差E以分为单位, E可按下式计算:E=9.8 7 s in 2B 一7.5 3cos B -1.5sin B;而其中n为所求日期在一年中的第几天, 1 n 36 5 。第二项是考虑所在地区的经度L 与准时间的经度(我国定为12 0)之差所产生的修正, 由于两地的经度每相差1度, 在时间就相差4分钟, 公式中最后一项中乘了4 , 所以单位也是分。初步计算：为了简化模型，又不失代表性，选择春分日，夏至日，秋分日，冬至日。春分日：3月20日或3月21日。n=79或 n=80夏至日：一般在公历6月21日或22日。n=172 或n=173秋分日：年9月23日前后，n=266 或n=267。冬至日; 每年12月22日前后，n=355 或n=356。对应的n:山西太阳时，在excel中计算结果如下：具体见附件二: 春分、夏至、秋分、冬至太阳时计算表C太阳时t11.435111.435111.433764411.4337511.43238811.432373911.4310911.43107根据文献1建立计算模型，根据赤纬角、纬度、方位角、太阳时角，来确定入射角i,具体公式是cosi=sinsincos-sincossincos+coscoscoscosw+cossinsincoscosw+cossinsinsinw用此公式可以求出处于任何地理位置、任何季节、任何时候、太阳能电池板处于任何几何位置上的太阳入射角。由此可见, 这是一个重要公式。整理可写成:cosi= sin(sincos-cossincos)+ coscosw(coscos+sinsincos)+ cossinsinsinw公式中的参数计算结果见附件二： cosi公式参数表格D和求解电池倾斜角的参数表E2.模型求解： 当电池板朝正南时，有：cosi=sinsin(-)+cos(-)coscosw=0。有：改写为：cosi=a *sin(-) +b*cos(-)=sin(-+m)Tan m=cosi越大，太阳的辐射量越大，要求入射角i越小，所以令sin(-+m)=1.得出：再利用MATLAB针对电池板倾斜角做最小二乘法拟合，做出连续变化的图 Linear model Poly3: f(x) = p1*x3 + p2*x2 + p3*x + p4Coefficients (with 95% confidence bounds): p1 = -1.044e-005 (-1.066e-005, -1.023e-005) p2 = 0.008227 (0.008087, 0.008368) p3 = -1.815 (-1.842, -1.787) p4 = 138.2 (136.7, 139.7)利用MATLAB对得出的函数积分，求出平均偏转角：代码见附件：（4）解得：I =22732622435664331310874299/1383505805528216371200I=16431.172平均偏转角：=I/365=45.02得出结论：如果电池板朝正南时：最佳倾斜角为45.02。结合电池板的最佳倾斜角，计算出屋顶最佳方案的经济效益。屋顶方案一b数量转换效率总面积*转换效率KWh/35年总电量35年总利益B190.16212.3925962756.645786066.2698393033.1349B2160.16395.087456B360.15981.572432南面方案一C230.06170.1739941043.412288.548556144.274275C520.06490.19989200西面00方案一000B2110.16213.459214795.13586642.076943321.03845根据问题一的模型，板子排布不动，除了屋顶所受的光照强度有变化外，其他相关数据一样。根据模型一的算法步骤求的问题二的数据，Q=393033.1349+6144.274275+43321.03845=442498.4476元F=116568.033+6011+37218.02=54797.053元K=54797.053/28095.13953=1.95年屋顶铺设电池板的方案如图8图8针对问题三：解决朝向问题：根据春分、夏至、秋分、冬至辐射强度与太阳时角的数据，利用MATLAB对数据进行最小二乘法拟合，得到函数图象和函数关系式。对3月20日的函数进行求导：得出辐射量最大时的太阳时角w1=-9.0994对3月21日的函数进行求导：得出辐射量最大时的太阳时角w2= 17.0232对6月21日的函数求导，解出辐射强度最大时的太阳时角w3=-41,w4=41对这个角度进一步分析，w可取0.又查看表。发现6月21日并非夏至日，可按夏至日左右计算。取-3偏左。对6月22日拟合的函数进行求导：解得最大辐射强度时，太阳时角为：w5=48对9月23日拟合的函数进行求导：解得最大辐射强度时，太阳时角为：w7=45对9月24日所拟合的函数进行求导：解得最大辐射强度时，太阳时角为：w7= 41对12月22日所拟合的函数进行求导：解得最大辐射强度时，太阳时角为：w8=-38对12月23日所拟合的函数进行求导：解得最大辐射强度时，太阳时角为：w9=41.注：图象如下，函数关系式见附件日期3月20日3月21日6月21日6月22日9月23日9月24日12月22日12月23日平均太阳时太阳时角-9.117.02-3484541-384117.74相对误差-2.949450.042303-6.913330.6304170.6057780.567317-1.466840.567317求出最佳太阳时角为：17.74度分析相对误差，通过一致性检验。根据文献1建立计算模型，根据赤纬角、纬度、方位角、太阳时角，来确定入射角i,具体公式是cosi=sinsincos-sincossincos+coscoscoscosw+cossinsincoscosw+cossinsinsinw整理得：Cosi=a1+a2cos+a3cosw+a4coscosw+a5sinsinw A1、a2、a3、a4、a5以及cos、sin、cos、sin、sin、cos等参数见附件表2针对求出的最佳太阳时角，再将公式整理得：Cosi=a4c0swcos+a5sinwsin+b公式参数日期太阳时角wcoswsinwa4coswa5sinw3月20日-9.10.98741-0.15815810.44984-0.1123月21日17.020.95620.29270550.435660.2076月21日-30.99863-0.0523360.41742-0.0346月22日480.669130.743144830.27970.48239月23日450.707110.707106780.322120.50019月24日410.754710.656059030.343760.463912月22日-380.78801-0.61566150.32938-0.412月23日410.754710.656059030.315480.4258进一步化简，Cosi=c1cos+c2sin+b=sin(+g)+bTan(g)=,方位角: 和太阳方位角相类似, 集热器表面法线在地平面上也有一投影线, 此投影线与正南方的夹角Y 为集热器的方位角. 规定南方为零度, 向西为正, 向东为负。它的变化范围是(-180,180).经分析计算，结果见附件：表3电池板方位角的修正计算。日期3月20日3月21日6月21日6月22日9月23日9月24日12月22日12月23日n7980172173266267355356修正13.96448625.41894.6515159.887557.213458153.46231350.49644353.4623134利用MATLAB对电池板方位角数据进行差值，观察趋势。代码：见附件二：（13）根据实际情况的值一定大于0度，所以选取第二种（piecewise linear）。近似计算，为了提高准确性，以（75.175）和（175,355）为区间，平均=29屋顶最佳方案b单价（元）每种电池的总价格KWh/产生的电量KWh35年总发电量35年总效益 经济效益B22061.85561855.653187.27086843113.065611358061.567679030.7834585797.8784B12091.81731377.255Q=585797.8784元F=61855.65+31377.255=93232.9元K=F/21556.5=93232.9/21556.5=4.32年北面墙如下图：平面组图B2西墙如下图：平面组图B2南面墙如下：平面组图B2东面墙如下图：平面组图B2为了达到最佳倾斜角45.02度，在现有的角度基础上，再架空b=45.02-27.73=17.29度。铺设房顶方案：图9 图9小屋立体图（图10）为了满足电池板方位角29度，将小屋整体向西旋转29度。 图10逆变器的安排： 组图B3六 模型的检验针对最佳倾斜角模型的检验。检验45,02度日期3月20日3月21日6月21日6月22日9月23日9月24日12月22日12月23日n7980172173266267355356修正度数40.916340.5083116.4186716.420441.119841.5274263.7835463.77831与所求差4.08374.4916928.5813328.57963.88023.47258-18.7835-18.7783相对误差4.08374.4916928.5813328.57963.88023.4725818.7835418.77831分析相对误差，通过一致性检验。 (2)针对最佳太阳时角模型的检验。日期3月20日3月21日6月21日6月22日9月23日9月24日12月22日12月23日平均太阳时太阳时角-9.117.02-3484541-384117.74相对误差-2.949450.042303-6.913330.6304170.6057780.567317-1.466840.567317求出最佳太阳时角为：17.74度分析相对误差，通过一致性检验。（3）对最佳电池板的方位角检验。Goodness of fit: SSE: 1561 R-square: 0.5276 Adjusted R-square: -0.1022 RMSE: 22.81对f(x)积分，代码见附件I =10803098720065716865105485089/221360928884514619392000解得I=48803.96所以：最佳的电池板方位角为:I/365=133.70修正的最佳角为180-133.7=46.3和差值拟合的结果（29.0）相差不大，通过检验。七 模型的优缺点分析针对问题一：蚂蚁算法的研究与发展历史毕竟较短，还存在诸多问题：（1）它的发展远没有形成完整的理论体系；（2）模型对问题具有依赖性，研究者必须根据问题的特点选择和修正模型；（3）算法的参数选择更多的是依靠实验和经验，没有定理或公认的确定方法；（4）由于初始信息素匮乏，计算时间偏长，对实时应用不利。这些都表明其理论和实践方面有许多问题尚需更深入的研究。针对问题二和三：此模型也有未考虑到的一些问题，如可以设计太阳能电池板能随着太阳的方向转动动，在为追求利益最大化的基础上忽略了美观因素。铺设面较少，不能充分利用太阳能，建造的时候投资较大，不容易铺设，八 模型的推广与改进此模型是针对太阳能研究，对于一些和太阳能有关系的工农业有着推广的意义。如可以推广在大部分的地区，如太烟灶最佳指向角，能使其获得最大功率。也可以推广到温室大棚的采光问题中，还可推广到房屋的采光等问题。参考文献1 张鹤飞 与太阳辐射量有关角度的定义和计算公式 西北工业大学 P.P31-342 刘振宇，冯华，杨仁刚 山西不同地区太阳辐射量及最佳倾角分析 山西农业大学学报 PP272-276 2011,31（3） 3 杨卫国 夏红卫 魏生贤 李明 方玉萍 竖直墙面不同方位上太阳辐射量的计算分析 第33卷 第2期 PP23-25 2008年4月4 王书文 黄星梅 李建涛二维矩形件组块优化切割的研究与实现，苏州大学学报 第2007卷第6期 2007年12日5 曹炬周济 矩形件排样优化的一种近似算法 计算机辅助设计与图形学学报 第7 卷第3 期 PP 190-195 1 9 9 5 年7 月6许智宏，宋勃，郭艳艳模拟退火与蚁群混合并行算法解旅行商问题河北工业大学学报 第39 卷第2 期 2010 年4 月7 郑玉粦改进的模拟退火算法在拼车（箱）中的应用商业经济 第2011 年第2 期PP 24-25 2011 年2月附 录附录一：(1) 蚂蚁算法：问题一利用MATLAB求解电池铺设方案的代码function Shortest_Route,Shortest_Length=ACATSP(D,NC_max,m,Alpha,Beta,Rho,Q)% 主要符号说明% C n个要铺设电池板的小屋面数的坐标，n2的矩阵% NC_max 最大迭代次数% m 电池板个数% Alpha 表征信息素重要程度的参数% Beta 表征启发式因子重要程度的参数% Rho 信息素蒸发系数% Q 信息素增加强度系数% R_best 各代最佳路线% L_best 各代最佳路线的长度% L_ave 各代路线的平均长度%=%第一步：变量初始化n=size(D,1);for i=1:n D(i,i)=eps;endEta=1./D;%Eta为启发因子，这里设为距离的倒数Tau=ones(n,n);%Tau为信息素矩阵Tabu=zeros(m,n);%存储并记录路径的生成NC=1;%迭代计数器R_best=zeros(NC_max,n);%各代最佳路线L_best=inf.*ones(NC_max,1);%各代最佳路线的长度L_ave=zeros(NC_max,1);%各代路线的平均长度while NC=rand); to_visit=J(Select(1); Tabu(i,j)=to_visit; end end if NC=2 Tabu(1,:)=R_best(NC-1,:); end%第四步：记录本次迭代最佳路线 L=zeros(m,1); for i=1:m R=Tabu(i,:); for j=1:(n-1) L(i)=L(i)+D(R(j),R(j+1); end L(i)=L(i)+D(R(1),R(n); end L_best(NC)=min(L); pos=find(L=L_best(NC); R_best(NC,:)=Tabu(pos(1),:); L_ave(NC)=mean(L); NC=NC+1%第五步：更新信息素 Delta_Tau=zeros(n,n); for i=1:m for j=1:(n-1) Delta_Tau(Tabu(i,j),Tabu(i,j+1)=Delta_Tau(Tabu(i,j),Tabu(i,j+1)+Q/L(i); end Delta_Tau(Tabu(i,n),Tabu(i,1)=Delta_Tau(Tabu(i,n),Tabu(i,1)+Q/L(i); end Tau=(1-Rho).*Tau+Delta_Tau;%第六步：禁忌表清零 Tabu=zeros(m,n);end%第七步：输出结果Pos=find(L_best=min(L_best);Shortest_Route=R_best(Pos(1),:)Shortest_Length=L_best(Pos(1)（2）太阳时角w: 它是以一昼夜为周期变化的量, 太阳午时w=0, 上午取负值, 下午取正值。每昼夜变化为180 , 每4分钟相当于1.每小时相当于15.例如下午3 时相当于w=45, 上午十时,w=30.(3) 赤纬角赤纬角也称为太阳赤纬，即太阳直射纬度，其计算公式近似为 (2)其中为日期序号，例如，1月1日为，3月22日为。（该定义摘自太阳能应用技术的第二章太阳辐射）（4）电池板方位角: 和太阳方位角, 相类似, 电池板表面法线在地平面上也有一投影线, 此投影线与正南方的夹角为电池板的方位角。度量方法与太阳方位角相同。(5)太阳能电池板倾斜角: 电池板平面与水平面的夹角日叫电池板倾斜角。附录二 小屋各面每月总辐射量统计每个月总量小屋屋顶的总辐射强度东向总辐射强度南向总辐射强度西向总辐射强度北向总辐射强度1153720.337727284.56995116696.770257583.8501210649.740012159435.654929110.1099103718.810283169.6700215193.789993195905.791949255.85999101276.970190896.6799320752.109994169352.341356800.120174603.6600478205.0301127477.86015190185.909861224.7000165830.8200689859.9000930381.699996203405.114266874.4700959283.5400488411.5102528538.120017187093.531967944.4399667378.1200296452.5502635834.729968183227.473864142.2900574081.5098286577.4702129554.010039163080.094754720.4699284006.773997.7500724053.3799610176432.398358090.09005113065.149854956.9816272.0899611129482.798631979.5099698391.0399744850.6799711755.1999812111304.631526786.9100491832.5697236276.2300311016.09002小屋各个方向上的辐射强度表格：表B每个季节总量小屋屋顶的总辐射量东向总辐射强度南向总辐射强度西向总辐射强度北向总辐射强度春季555444.0429167280.6801241711.4502258961.610178611.67008夏季573726.1199198961.2001200743.1699271441.530793926.85999秋季468995.2917144790.0699295462.8897173805.4152080.66991冬季424460.624183181.58989312248.1502177029.750236859.62002电池板的性价比表B1PV电池类型产品型号组件功率（w)价格（元/Wp）面积（m*m）单价（元）组件功率与单价比A单晶硅电池 A121514.91.28 2502.7340.086A23251.942496.1340.130A32001.282328.1250.085A42701.642453.0480.110A52451.642225.9140.110A62951.942265.7210.130 B多晶硅电池B126512.51.642019.8170.131B23201.942061.8550.155B32101.641600.6090.131B42401.631840.4900.130B52801.941804.1230.155B62951.941900.7730.155B72501.671871.2570.133C薄膜电池C11001.43335.6640.297C2580.94296.1700.195C31001.58303.7970.329C4901.54280.5190.320C51001.54311.6880.320C640.11174.5450.022C740.11174.5450.022C880.22174.5450.045