用实时编辑器创建交互式叙述

打开实时脚本

以下是如何在Live Editor中创建交互式叙述的示例。交互式叙述将用于解决问题的计算联系在一起。此示例演示了如何：

描述您使用格式化文本的方法
显示输出与您的MATLAB代码。
用方程式描述基本的数学。
用图像说明要点。
链接到背景材料。
修改参数并使用控件重新运行分析。
为可视化绘制数据。
邀请同事扩展您的分析。

整体方法

将格式化文本作为互动叙述的一部分。使用粗体、斜体和下划线文本突出显示重要单词。使用项目符号或数字设置列表格式。

估计功率输出根据特定日期、时间和位置的典型太阳能电池板安装，通过计算以下各项：

太阳时
太阳赤纬和太阳高度
空气质量和到达地球表面的太阳辐射
在给定位置、倾斜度和效率的情况下，太阳能电池板上的辐射
一天及全年发电量

使用这些计算的结果来绘制示例日和地点的太阳能和电池板辐射图。然后，绘制预期的面板发电量在一年的过程中。为了简化分析，使用为这个示例创建的两个MATLAB函数:solarCorrection和panelRadiation．

太阳时

显示输出和生成输出的代码。要运行一段代码，请到现场编辑选项卡，单击运行部分按钮。

太阳能电池板中的发电量取决于到达电池板的太阳辐射量。这反过来又取决于太阳在天空中移动时相对于电池板的位置。例如，假设要计算太阳能电池板的功率输出6月1日中午12点，马萨诸塞州波士顿。

λ=-71.06；%经度φ=42.36；%纬度UTCoff ='-5'；%UTC偏移量1 = datetime(2019、1、1);%一月一日本地时间= datetime(2019、6、1、12 0 0)六月一日中午

本地时间=日期时间2019年6月1日12:00:00

要计算给定日期和时间的太阳位置，请使用太阳时．太阳时间中午12点是太阳在天空中最高的时间。要计算太阳时，对当地时间进行修正。这一修正包括两部分:

修正观察者位置和局部子午线之间差异的术语。
与地球轨道偏心率和轴向倾斜有关的轨道项。

计算太阳时使用solarCorrection函数。

d = caldays之间(1、作用“一天”））;年日solarCorr = solarCorrection (d,λ,str2double (UTCoff));对当地时间的修正solarTime = localTime + minutes(solarCorr)

solarTime =日期时间截止2019年6月01 12:18:15

太阳赤纬和仰角

包括描述基本数学的方程式。使用LaTeX命令创建方程。要添加一个新方程，请到插入选项卡，单击方程式按钮。双击方程式以在方程式编辑器中编辑它。

太阳赤纬( $δ$ )是太阳相对于地球赤道面的角度。太阳赤纬为 $0^{\circ}$ 在春分和秋分，并上升到最大值 ${23 ． 45}^{\circ}$ 在夏至。计算一年中某一天的太阳赤纬(d)使用方程

$δ ＝罪^{- 1} （罪（ 2 3. ． 45 ）罪（ \frac{3. 60}{3. 65} （ d - 81 ）））$

然后，使用赤纬( $δ$ )，纬度( $ϕ$ ),小时角( $ω$ )计算太阳高度( $α$ )在当前时间。小时角是当前太阳时间和太阳正午之间地球自转的度数。

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

δ= asind(信德(23.45)*信德(360 * (d - 81) / 365));%偏差ω= 15 * (solarTime。小时+ solarTime。分钟/ 60 - 12);%小时角= asind(sind(delta)*sind(phi) +...%海拔cosd（delta）*cosd（phi）*cosd（omega））；disp(['太阳赤纬= 'num2str（三角洲）'太阳高度= 'num2str(α)])

太阳赤纬= 21.8155太阳高度= 69.113

使用太阳赤纬和当地纬度计算标准时间内的日出和日落时间。

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

午夜=日期偏移（本地时间，“开始”，“一天”)；sr=12-acosd（-tand（phi）*tand（delta））/15-solarCorr/60；日出=白天时间（午夜+小时（sr））；ss=12+acosd（-tand（phi）*tand（delta））/15-solarCorr/60；日落=白天时间（午夜+小时（ss））；显示([“日出= '，datestr（日出），“HH:MM:SS”），“日落”，datestr（日落），“HH:MM:ss”)))

日出= 04:16:06日落= 19:07:22

气团和太阳辐射

包含图片以说明故事中的要点。若要包含图片，请复制并粘贴来自其他来源的图片或转到插入选项卡，单击图像按钮。

当太阳光穿过地球大气层时，一部分太阳辐射被吸收了。气团是太阳高度为90时，光通过大气层的路径(Y)相对于最短可能路径(X)的长度 $^{\circ}$ ，如下图所示。是太阳高度的函数( $α$ )．

气团越大，到达地面的辐射就越少。用公式计算气团

$一个米＝ \frac{1}{余弦（ 90 - α ） + 0 ． 5057 （ 6 ． 0799 + α ）^{- 1 ． 6 3. 64} ．}$

然后，使用经验公式计算到达地面的太阳辐射（单位：千瓦/平方米）

$年代 R 一个 d ＝ 1 ． 3. 5 3. ＊ 0 ． 7^{一个米^{0 ． 678}} ．$

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

气团= 1.0698太阳辐射= 0.93141 kW/m^2

固定面板上的太阳辐射

使用超链接引用其他来源的支持信息。若要添加超链接，请转到金宝app插入选项卡，单击超链接按钮。

装有太阳能跟踪器的电池板可以随太阳移动，当太阳在天空中移动时100%接收太阳辐射。然而，大多数太阳能电池安装都有固定方位和倾斜的面板。因此，到达面板的实际辐射也取决于太阳方位角。太阳方位角( $γ$ )是太阳在天空中位置的罗盘方向。在北半球的太阳中午，太阳方位角是 $180^{\circ}$ 对应的方向是南。用公式计算太阳方位角

$γ ＝｛ \begin{array}{ll} {余弦}^{- 1} （ \frac{罪 δ 余弦 ϕ - 余弦 δ 罪 ϕ 余弦 ω}{余弦 α} ） & 太阳时 \leq 12 \\ 3. 6 0^{\circ} - {余弦}^{- 1} （ \frac{罪 δ 余弦 ϕ - 余弦 δ 罪 ϕ 余弦 ω}{余弦 α} ） & 太阳时 > 12 \end{array}$

gamma=acosd（（sind（delta）*cosd（phi）-cosd（delta）*sind（phi）*cosd（omega））/cosd（alpha））；如果(小时(solarTime) >= 12) && (omega >= 0) gamma = 360 - gamma;结束disp(['太阳方位角= 'num2str(γ)))

太阳方位角= 191.7888

在北半球，典型的太阳能电池板安装有朝向南方的面板，面板的方位角( $β$ ) $180^{\circ}$ ．在北纬，一个典型的倾斜角度( $τ$ )是 $35^{\circ}$ ．利用公式计算固定板的总太阳辐射

$p R 一个 d ＝年代 R 一个 d ［余弦（ α ）罪（ τ ）余弦（ β - γ ） + 罪（ α ）余弦（ τ ）］$ ．

β=180；%面板方位τ= 35;%面板倾斜panelRad=solarRad*max（0，（余弦（α）*余弦（τ）*余弦（β-γ）+余弦（α）*余弦（τ））；disp(['面板辐射= 'num2str (panelRad)“千瓦/ m ^ 2”]）

面板辐射=0.89928 kW/m^2

一天的面板辐射和发电

使用交互控件修改参数。将生成这些图的代码显示在一起。

板辐射

在一年中的某一天，计算太阳总辐射和面板上的辐射。为了简化分析，使用panelRadiation函数。尝试不同的日期，看看太阳和电池板辐射是如何随着一年中的时间而变化的。

selectedMonth =6；selectedDay =1；selectedDate = datetime(2019年,selectedMonth selectedDay);[times,solarRad,panelRad] = panelRadiation(selectedDate,lambda,phi,UTCoff,tau,beta);情节(时间、solarRad时期,panelRad)标题([“太阳能及电池板辐射”datestr (selectedDate“嗯dd yyyy”)])xlabel(一天的小时)；伊莱贝尔('辐射，千瓦/平方米')传奇(可用的太阳辐射的，“太阳辐射面板”，“位置”，“南”）

图中包含一个坐标轴。标题为2019年6月01日太阳和面板辐射的轴包含2个类型为线的对象。这些物体代表可用太阳辐射，太阳辐射面板。

发电

到目前为止，计算假设到达太阳能电池板的所有辐射都可用于发电。然而，太阳能电池板并不能将100%的可用太阳辐射转换为电能。太阳能电池板的效率是转换后的可用辐射的一部分。太阳能电池板的效率取决于设计和性能电池的材料。

通常，住宅装置包括20个 $米^{2}$ 太阳能电池板的效率为25%修改以下参数，看看效率和尺寸如何影响面板发电。

eff =０．２５；%面板效率pSize =20；%面板尺寸（单位：m^2）辐射=总和（panelRad（1:end-1）+panelRad（2:end））/2；日功率=有效*功率*辐射；%面板电输出（kW）disp([“预计的每日电气输出”datestr (selectedDate)“=”num2str (dayPower)“kW-hrs”]）

预计2019年6月1日的日发电量= 33.4223千瓦小时

全年发电量

悬停在情节上与之互动。与Live Editor中的情节交互将生成代码，然后可以将这些代码添加到脚本中。

重复计算以估计一年中每天的发电量。

yearDates=日期时间（2019,1,1:365）；创建一个以一年中的天数为单位的矢量dailyPower = 0 (1365);为i = 1:35 [times,solarRad,panelRad] = panelRadiation(yearDates(i)，lambda,phi,UTCoff,tau,beta);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(“年发电量”)xlabel(“日期”)；伊莱贝尔(“发电、kW-hrs”）

图中包含一个轴。标题为“年度发电”的轴包含一个line类型的对象。

yearlyPower =总和(dailyPower);disp(['预计年发电量= 'num2str (yearlyPower)“kW-hrs”]）

预计年发电量= 9954.3272千瓦小时

面板倾斜和纬度

使用热图来确定面板倾斜如何影响发电。下面的热图显示任何位置的最佳面板倾斜大约是 $5^{\circ}$ 小于纬度。

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

图中包含heatmap类型的对象。heatmap类型的图表具有标题“规格化功率输出”。

扩展分析

与同事分享你的分析。邀请他们重现或扩展你的分析。使用Live Editor进行协作。

实际上，太阳能装置的真正功率输出会受到当地天气条件的显著影响。这一分析的一个有趣的扩展是看看云层如何影响结果。在美国，你可以使用这些政府网站的数据。

使用来自国家气象服务网站．
使用测量到的太阳辐射数据国家太阳辐射数据库．

用实时编辑器创建交互式叙述

整体方法

太阳时

太阳赤纬和仰角

气团和太阳辐射

固定面板上的太阳辐射

一天的面板辐射和发电

板辐射

发电

全年发电量

面板倾斜和纬度

扩展分析

相关话题

MATLAB的文档

金宝app

介绍基于MATLAB的深度学习