提下，外界全年向其输入的商品能源，即市网消耗电量与发电上网电量差值越少，则从能源 利用角度评价，太阳能综合利用系统越优；在满足建筑用热与用电的需求前提下，全年计算 费用越少，则从经济性角度评价，太阳能综合利用系统越优。
[0069]b)、W上述要求建立优化模型，具体为：
[0070] ①系统逐时电量平衡关系：
[007。 Qf也Ad,J-Qq化)-Qg也Af,J=Qs也Ad,W,Af,J
[007引式中，Qf也Ad,J为光伏设备逐时发电量，kWh;Qq(h)为除义暖设备W外的其他设 备逐时用电量，kWh;Q,也Ad,>^，Af,J为正值时代表逐时上网电量，负值时代表逐时消耗城市 电网电量，kWh;Qg(h, 为供暖系统逐时消耗电量，kWh;Ad,"为光伏发电设备占用屋顶面 积，m2;A为光热设备用屋顶面积，m2。
[0073] ②系统逐时热量平衡关系：
[0074] 第h时刻集热器直接供热量可表示为：
[00巧]
[0076] 第h时刻水箱余热量的热平衡方程可表示为：
[0077]
[0078] 第h时刻由太阳能集热直接供热后不足的热量可表示为（不足热需求将由蓄热量 与辅助热源供热）：
[0084] 式中：Q,化）为第h时刻集热器集热量，
[0085]
[0086] θ为集热器安装倾角，。；
[0087] I化）为第h时刻倾斜面的太阳福照强度，W/m2;
[008引Qf化）为第h时刻供暖所需热量，kj。
[0089] ③全年上网电量：
[0090]
[00川式中，Q,,>^Ad,>^，Ar,J为全年上网电量，k怖。
[0092] ④全年市网消耗电量：
[0093]
[0094] 式中，Qs,x(Ad,>^，Ar,J为全年城市电网消耗电量，kWh。
[0095] ⑥全年能耗量（W电量来算）：
[009引Qn,h(Ad,W,Af,J=Qs,X(Ad,W,Af,J-Qs,W(Ad,W,Af,J
[0097] 式中，Qn,h(Ad,"，Ar,J为全年能耗量（W电量来算），k怖。
[0098] ⑧屋顶面积有限约束：
[009引Ad'w+Ar'w《Aw
[0100] 式中，A历屋顶面积，m2。
[0101] ⑦运行费用：
[0102] 运行费用可用下式表示：
[0103]
[0104] 式中，P(Ad,>^，Af,J为年运行费用，元A(Ad,>^，Af,J为年维护费用，即光伏系统与供 暖系统，兀。
[0105] ⑨年计算费用：
[0106] 年计算费用公式如下式：
[0107]
[0108] 式中，Z为年计算费用，元/a;Κ为初投资，元；i为利率/收益率，％ ;n为生产期， 运里取集热器的寿命，年；P为运行费用；Θg为资金回收系数。
[0109] C)、确定目标函数：
[0110]①从节能最优角度考虑，目标函数为：
[0川]S=min阳n,h(Ad,w，Ar,J] =min说,x(Ad,w,Ar,J-Qs,w(Ad,w，Ar,J]
[0112]②从经济最优角度考虑，目标函数为：
[011引
[0114] 通过所述优化模型，根据如图2所示的求解流程，利用MTLAB软件编制求解程序 进行求解，具体为：
[0115]a)、根据建筑参数及逐时气象参数，计算用户负荷需求；
[0116]b)、确定初始太阳能光热单元和太阳能光伏单元分别占建筑屋面的面积；
[0117]C)、结合逐时气象参数W及设备热力和电力特性，得出集热量和发电量，形成系统 能流平衡关系；
[0118]d)、根据逐时市网消耗电量及逐时上网电量，计算建筑年能耗，并根据年能耗计算 出建筑年度费用；
[0119]e)、判断建筑年度费用是否小于设定值，若年度费用小于设定值，则获得太阳能光 热单元和太阳能光伏单元分别占建筑屋面的面积的最有配置，并输出，若年度费用大于设 定值，则返回步骤b)，重新确定太阳能光热单元和太阳能光伏单元分别占建筑屋面的面积。
[0120] 具体案例：W拉萨（海拔3650m)为例，全年累计太阳福射量高达7. 2GJ/m2,是中 国太阳福射量最高的城市。经现场调研分析可知，拉萨传统建筑大多数是3-4层的多层建 筑，为满足日照和太阳能被动供暖的要求，房屋间距较大。建筑将主要使用房间如办公室、 客房、客厅、邸室等都布置在南向，而将次要房间如库房、卫生间等布置在北向。大量公共建 筑只有南向房间，北向则是走廊。主要空间多为南向且有大面积开窗，南向房间的外墙窗的 墙面积比往往大于0. 4,北向房间开窗较小且多为双层玻璃窗。
[0121] 本案例选取西藏自治区建设厅办公建筑作为研究对象，楼层数为Ξ层，建筑层高 为3m，建筑面积约为2946m2,屋顶可利用面积约为800m2。建筑围护结构体系参考该地区常 用的围护结构构造作法。
[0122] 1.负荷模拟
[0123] 建筑无稳定的热水负荷需求，同时由于建筑进深较小及夏季室外空气溫度较低， 夏季不需要利用机械制冷设备进行供冷，故仅需对建筑用电负荷和供暖负荷进行模拟计 算。
[0124] 1.1用电负荷
[0125] 室内照明与相关用电设备的用电负荷，按建筑的运行规律设定小时变化系数，并 区分工作日与休息日。考虑到复合系统优化过程中供暖系统耗电量为变量，因此该部分给 出的建筑电力负荷预测不包括供暖系统用电负荷。
[0126] 1. 2义暖负荷
[0127] 利用DesignBuilding负荷模拟软件，对拉萨地区典型办公建筑进行了供暖负荷 模拟计算。照明开关时间、人员逐时在室率、电器设备逐时使用率、空气调节和采暖房间的 溫度、照明功率密度、人员密度、设备功率密度及时刻表按照公共建筑节能设计标注，并结 合实际工程情况确定。拉萨供暖期为11月15日至次年3月15日。
[0128]模拟计算得到的全年供暖与电力负荷参数如表1所示。由于办公建筑仅白天使 用，故其采用间歇供暖模式，供暖负荷仅出现在白天；由于白天当地太阳能极其丰富，通过 窗户等被动设置直接获得的太阳能热量较大，导致建筑整个供暖季节累计热负荷指标远远 低于该地区同类型办公建筑热负荷指标。
[0129] 表1全年供暖与电力负荷参数
[0130]
[0131] 2.求解边界条件
[0132] 2.1太阳能设备性能
[0133] 考虑到高原气候条件W及平板集热器具有更好的承压能力等因素，所选择的太阳 能平板集热器效率可表示为：
[0134] η=0. 7595-5. 7375化-Ta) /It
[0135] 式中，η为集热器的集热效率；It为集热器单位面积上接收的太阳福射，W/m2;T1 为集热器流体进口溫度，°C;T。为周围环境空气溫度，°c。
[0136] 本研究选取了某品牌的太阳能光伏电池作为研究对象，其性能参数如表2所示。
[0137] 表2光伏电池性能参数 [013引
[0139] 光伏系统年衰减性能基本上是分两个阶段的线性曲线，在0~10年阶段总衰减 《10%;11~25年阶段总衰减《20%，即保证25年后组件功率仍有标称功率的80%。光 伏发电整体的系统效率取75%。
[0140] 2. 2经济性边界条件
[0141] 拉萨商业用电电价0. 8521元/kWh,脱硫标杆电价0. 38元/kWh,收益率本研究取 8%，集热器的寿命为15年，光伏电池板寿命为25年。光伏发电计价与补贴价格见表3。
[0142] 表3光伏发电计价与补贴价格
[0143]
[0144] 3.计算结果与分析
[0145] 3. 1基于节能性的主动式太阳能系统优化结果
[0146] 建筑全年耗电量最低的太阳能综合利用方案是屋顶面积全部采用太阳能光伏，即 从建筑节能量最大化的角度考虑，建筑屋面应优先采用太阳能光伏与空气源热累复合的能 源供应系统。
[0147] 经详细分析后可知，造成上述结论的主要原因是：
[014引曰、全年使用时间段的差异。
[0149] 太阳能光伏系统为全年使用设备，而太阳能光热采暖系统仅在采暖季节使用，光 伏系统发电的时间为12个月，而光热采暖系统产生有用能的时间段为4-5个月，二者相差 2-3 倍。
[0150]b、全天使用时间段的差异。
[0151] 由于太阳能光热采暖系统集热效率不仅受福照强度的影响，还与室外环境空气干 球溫度有关，较低的室外空气溫度与较弱的太阳福射强度时段，集热器表面对流换热造成 的散热损失大于集热器表面与太阳的福射得热量，所W在溫度与太阳福射强度较低的日出 和日落时段，虽然集热器表面可W接收到太阳福照能，但并不能加热集热器中的热水，运导 致光热系统一天有效集热时间相对于太阳福照时间缩短了 2个小时W上，尤其在一些阴雪 天气时段更是如此。而光伏系统发电即使在一些溫度与福照强度较低的日出与日落时段，