创建一个交互式叙事与现场编辑器

打开生活的脚本

下面是一个例子,如何创建一个交互式实时编辑器中的叙述。交互式叙事联系在一起使用的计算来解决一个问题。这个例子展示了如何:

显示输出与MATLAB代码。
使用格式化的文本来描述你的方法。
用方程来描述基础数学。
使用图片来说明要点。
添加链接的背景材料。
使用控件修改参数和重新运行分析。
图数据可视化。
邀请同事来扩展你的分析。

整体方法

包括格式化文本交互叙事的一部分。使用粗体,斜体,下划线文本强调重要的字。使用子弹或数字格式列表。

估计功率输出从一个典型的太阳能电池板安装在一个特定的日期,时间,和位置通过计算如下:

太阳时
太阳赤纬和太阳能高程
空气质量和到达地球表面的太阳辐射
辐射对太阳能板由于其位置,倾斜,和效率
电力在一天,在整个一年

使用这些计算的结果绘制太阳能面板辐射的例子和位置。然后,情节将面板发电的一年。简化分析,使用两个MATLAB函数创建这个例子:solarCorrection和panelRadiation。

太阳时

显示输出与产生它的代码。运行一段代码,去住编辑器选项卡并单击运行部分按钮。

在太阳能电池板发电取决于太阳辐射到达面板。这反过来又取决于太阳的位置相对于面板当太阳在天空中移动。例如,假设你想计算一个太阳能电池板的输出功率6月1日中午12点在马萨诸塞州的波士顿。

λ=-71.06;%经度φ=42.36;%纬度UTCoff =“5”;% UTC抵消1 = datetime (2019、1、1);% 1月1日本地时间= datetime (2019、6、1、12 0 0)% 6月1日中午

本地时间=datetime截止2019年6月01 12:00:00

计算太阳的位置对于一个给定的日期和时间,使用太阳时。12中午太阳时是当太阳在天空中是最高的。计算太阳时,修正适用于当地时间。校正有两个部分:

一项纠正对观察者的位置之间的差异和当地的子午线。
一个轨道与地球轨道偏心率和轴向倾斜。

计算太阳时使用solarCorrection函数。

d = caldays之间(1、作用“天”));%的年solarCorr = solarCorrection (d,λ,str2double (UTCoff));%当地时间修正solarTime = localTime +分钟(solarCorr)

solarTime =datetime截止2019年6月01 12:18:15

太阳赤纬和高程

包括底层数学方程来描述。使用乳胶命令创建方程。添加一个新方程,去插入选项卡并单击方程按钮。双击一个方程在公式编辑器中编辑它。

太阳赤纬( $δ$ 太阳高度角)是相对于地球的赤道平面。太阳赤纬是 $0^{\circ}$ 在春天的秋天的春分和秋分,上升到最高的 ${23 。 45}^{\circ}$ 在夏至。计算太阳赤纬(对于一个给定的一天d)使用方程

$δ = 罪^{- - - - - - 1} (罪 (23 。 45) 罪 (\frac{360}{365} (d - - - - - - 81)))$

然后,使用偏差( $δ$ )、纬度( $ϕ$ ),和时角( $ω$ )来计算太阳的高度( $α$ 在当前时间)。时角是地球的旋转度之间的数量目前太阳能和太阳能中午的时间。

$α = 罪^{- - - - - - 1} (罪 δ 罪 ϕ + 因为 δ 因为 ϕ 因为 ω)$

δ= asind(信德(23.45)*信德(360 * (d - 81) / 365));%偏差ω= 15 * (solarTime。小时+ solarTime。分钟/ 60 - 12);%时角α= asind(信德(δ)*信德(φ)+…%海拔cosd(δ)* cosd(φ)* cosd(ω));disp ([“太阳赤纬= 'num2str(δ)“太阳仰角= 'num2str(α)])

太阳赤纬太阳仰角= 69.113 = 21.8155

在标准时间计算日出日落的时间使用太阳赤纬和当地的纬度。

$年代 u n r 我年代 e = 12 - - - - - - \frac{{因为}^{- - - - - - 1} (- - - - - - 棕褐色 ϕ 棕褐色 δ)}{1 5^{\circ}} - - - - - - \frac{年代 o l 一个 r C o r r}{60} 年代 u n 年代 e t = 12 + \frac{{因为}^{- - - - - - 1} (- - - - - - 棕褐色 ϕ 棕褐色 δ)}{1 5^{\circ}} - - - - - - \frac{年代 o l 一个 r C o r r}{60}$

午夜= dateshift(本地时间,“开始”,“天”);sr = 12 - acosd(罐内(φ)*罐内(δ))/ 15 - solarCorr / 60;日出= timeofday(午夜+小时(sr));党卫军= 12 + acosd(罐内(φ)*罐内(δ))/ 15 - solarCorr / 60;日落= timeofday(午夜+小时(ss));日出。格式=“hh: mm: ss”;日落。格式=“hh: mm: ss”;disp (“日出= '字符串(日出)+ +“日落= '+字符串(日落)

日出= = 19:07:22 04:16:06日落

空气质量和太阳辐射

包括你的故事图片说明要点。包括一个图像,复制和粘贴从另一个源或去一个图像插入选项卡并单击图像按钮。

当太阳光经过地球大气层,太阳辐射被吸收。气团的路径的长度是光线穿过大气层(Y)相对于最短路径(X),当太阳的海拔是90 $^{\circ}$ ,如下图所示。它是太阳高度的函数( $α$ )。

空气质量越大,越少辐射到达地面。使用方程计算出空气质量

$一个我 r 米一个年代年代 = \frac{1}{因为 (90 - - - - - - α) + 0 。 5057 (6 。 0799 + α)^{- - - - - - 1 。 6364} 。}$

然后,计算太阳辐射到达地面(千瓦每平方米)使用经验方程

$年代 o l 一个 r R 一个 d = 1 。 353 * 0 。 7^{一个米^{0 。 678}} 。$

气团= 1 / (cosd(90 -α)+ 0.50572 *(6.07955 +α)^ -1.6354);(气团solarRad = 1.353 * 0.7 ^ ^ 0.678);%千瓦/ m ^ 2disp ([“空气质量= 'num2str(气团)“太阳辐射= 'num2str (solarRad)“千瓦/ m ^ 2”])

太阳辐射气团= 1.0698 = 0.93141千瓦/ m ^ 2

太阳辐射在固定板

使用超链接引用支持来自其他来源的信息。金宝app添加一个超链接,去插入选项卡并单击超链接按钮。

面板安装太阳能跟踪器可以与太阳和接收100%的太阳辐射,太阳在天空中移动。然而,大多数太阳能电池安装板设置在一个固定的方位和倾角。因此,实际还依赖于辐射到达面板太阳能方位。太阳方位角( $γ$ )是指南针方向天空中太阳的位置。中午太阳在北半球太阳方位 ${180年}^{\circ}$ 对应的方向。使用方程计算太阳方位

$γ = {\begin{cases} {因为}^{- - - - - - 1} (\frac{罪 δ 因为 ϕ - - - - - - 因为 δ 罪 ϕ 因为 ω}{因为 α}) & 为太阳能时间 \leq 12 \\ 36 0^{\circ} - - - - - - {因为}^{- - - - - - 1} (\frac{罪 δ 因为 ϕ - - - - - - 因为 δ 罪 ϕ 因为 ω}{因为 α}) & 为太阳能时间 > 12 \end{cases}$

γ= acosd((信德(δ)* cosd(φ)——cosd(δ)*信德(φ)* cosd(ω))/ cosd(α));如果(小时(solarTime) > = 12) & &(ω> = 0)γ= 360 -γ;结束disp ([“太阳方位角= 'num2str(γ)))

太阳方位角= 191.7888

在北半球,一个典型的太阳能电池板安装电池板面向韩国面板方位( $β$ ) ${180年}^{\circ}$ 。在北半球,一个典型的倾角( $τ$ )是 $35^{\circ}$ 。计算辐射板固定板使用方程从总太阳辐射

$p 一个 n e l R 一个 d = 年代 o l 一个 r R 一个 d (因为 (α) 罪 (τ) 因为 (β - - - - - - γ) + 罪 (α) 因为 (τ)]$ 。

β= 180;%面板方位τ= 35;%面板倾斜panelRad = solarRad *马克斯(0,(cosd(α)*信德(τ)* cosd(βγ)+信德(α)* cosd(τ)));disp ([的面板辐射= 'num2str (panelRad)“千瓦/ m ^ 2”])

板辐射= 0.89928千瓦/ m ^ 2

板辐射和发电的一天

使用交互式控制修改参数。显示的情节与产生它们的代码。

板辐射

对于一个给定的天,计算太阳辐射和总辐射的面板。为了简化分析,使用panelRadiation函数。尝试不同的日期,看看太阳辐射变化和小组根据一年的时间。

selectedMonth =6;selectedDay =1;selectedDate = datetime(2019年,selectedMonth selectedDay);(时间、solarRad panelRad) = panelRadiation (UTCoff selectedDate,λ,φ,τ,β);情节(时间、solarRad时期,panelRad) selectedDate。格式=“嗯dd yyyy”;标题(“太阳能面板辐射”+字符串(selectedDate))包含(一天的小时);ylabel (“辐射,千瓦/ m ^ 2”)传说(可用的太阳辐射的,太阳辐射在面板的,“位置”,“南”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题太阳能和小组2019年6月1日辐射包含2线类型的对象。这些对象代表太阳辐射,太阳辐射在面板。

发电

到目前为止,计算假设所有的辐射板可用来发电。然而,太阳能电池板不100%的可用的太阳能辐射转换成电能。太阳能电池板的效率是可用的部分辐射转换。太阳能电池板的效率取决于细胞的设计和材料。

通常,一个住宅安装包括20 $米^{2}$ 太阳能电池板的效率为25%。修改以下参数,效率和规模如何影响面板发电。

eff =0.25;%面板效率pSize =20.;% m ^ 2面板的大小辐射=总和(panelRad (1: end-1) + panelRad(2:结束))/ 2;dayPower = eff * pSize *辐射;%面板在千瓦电力输出selectedDate。格式=“dd-MMM-yyyy”;disp (“预期每日电输出”字符串(selectedDate) + +“=”+ num2str (dayPower) +“kW-hrs”)

预计每天电输出01 - jun - 2019 = 33.4223 kW-hrs

全年发电

徘徊在一个阴谋与它进行交互。与生活中的情节交互编辑器将生成的代码,您可以添加到您的脚本。

每天重复计算估计发电。

yearDates = datetime (2019、1、1:365);%创建一个向量的天dailyPower = 0 (1365);为i = 1:365[时间、solarRad panelRad] = panelRadiation (yearDates(我),λ,φ,UTCoff,τ,β);辐射=总和(panelRad (1: end-1) + panelRad(2:结束))/ 2;dailyPower (i) = eff * pSize *辐射;结束情节(yearDates dailyPower)标题(“每年发电”)包含(“日期”);ylabel (“发电、kW-hrs”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题每年发电包含一个类型的对象。

yearlyPower =总和(dailyPower);disp ([的预期年度输出功率= 'num2str (yearlyPower)“kW-hrs”])

预计每年输出功率= 9954.3272 kW-hrs

板倾角和纬度

使用一个热图来确定面板倾斜影响发电。下面的热图显示任何位置的最优板倾斜 $5^{\circ}$ 不到的纬度。

负载LatitudeVsTilt.mat热图(powerTbl“倾斜”,“纬度”,…“ColorVariable”,“权力”);包含(面板倾斜的)ylabel (“纬度”)标题(归一化功率输出的)

图包含一个类型的对象的热图。类型的热图的图表标题规范化输出功率。

扩展分析

与同事分享你的分析。邀请他们参加繁殖或扩展你的分析。使用现场编辑器中合作。

在现实中,真正的输出功率的太阳能装置明显受当地天气状况的影响。一个有趣的扩展分析将看到云层如何影响结果。在美国,你可以使用数据从这些政府网站。

当地天气历史数据的使用国家气象局网站。
使用测量太阳辐射数据国家太阳辐射数据库。