这段MATLAB代码用于绘制照明节能效果图，假设在温室中从高压钠灯（HPS）转换为LED照明时，加热需求不变。以下是代码的详细解读：

代码功能

• 目的：展示在不同LED效能下，照明节能占总能量输入的百分比。
• 背景：基于论文 Katzin, D., Marcelis, L. F. M., & van Mourik, S. (2021) 中的研究，用于生成论文中的图5。
• 假设：加热需求不变，仅考虑照明部分的节能。

代码解析

1. 注释说明：
   matlab

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   % PLOTLIGHTSAVINGSNOHEAT Display savings in lighting input as fraction of total energy input, assuming no change in heating demand
   % Used to create Figure 5 in: 
   %   Katzin, D., Marcelis, L. F. M., & van Mourik, S. (2021). 
   %   Energy savings in greenhouses by transition from high-pressure sodium 
   %   to LED lighting. Applied Energy, 281, 116019. 
   %   https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.116019

   这些注释提供了代码的功能描述、背景信息（用于生成论文中的图5），以及相关论文的引用。

2. 作者信息：
   matlab

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   % David Katzin, Wageningen University
   % david.katzin@wur.nl
   % david.katzin1@gmail.com

   这部分注释提供了作者的姓名、单位和联系方式。

3. 定义变量：
   matlab

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   x = 0:100; % percent of energy input that goes to lighting

   • x 是一个从 0 到 100 的向量，表示当前系统中用于照明的能量占总能量输入的百分比。
4. 定义灯具效能：
   matlab

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   hps = 1.8; % Assumed efficacy of HPS lamps (umol{PAR} J^{-1}{electricity})
   led1 = 3; % Typical efficacy of modern LED
   led2 = 4.1; % Predicted maximal efficacy of horticultural LED
   led3 = Inf; % Infinitely efficient lamp

   • hps：高压钠灯（HPS）的光效，单位为 µmol{PAR}/J（每焦耳电能产生的光合有效辐射光子数）。
   • led1：现代LED的典型光效。
   • led2：园艺LED的预测最大光效。
   • led3：假设无限高效的灯具（光效为无穷大）。
5. 创建图形：
   matlab

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   figure; hold on

   • 创建一个新的图形窗口，并保持当前图形以便在同一图中绘制多条曲线。
6. 绘制节能曲线：
   matlab

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   plot(x, (1-hps/led1)*x);
   plot(x, (1-hps/led2)*x);
   plot(x, (1-hps/led3)*x);

   • 这三行代码分别绘制了三种LED灯具的节能曲线：
     • (1-hps/led1)*x：使用典型LED（led1）时的节能百分比。
     • (1-hps/led2)*x：使用预测最大光效LED（led2）时的节能百分比。
     • (1-hps/led3)*x：使用无限高效灯具（led3）时的节能百分比。

   公式解释：

   • 节能百分比 = (1 - HPS光效 / LED光效) * 当前照明能量占比
   • 例如，如果当前照明占总能量的 50%，且LED光效是HPS的2倍，则节能百分比为 (1 - 1/2) * 50 = 25%。
7. 设置图形标签：
   matlab

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   ylabel('Energy saving (%)');
   xlabel('Fraction of energy used for lighting in current system (%)');

   • ylabel：设置纵轴标签为“节能百分比（%）”。
   • xlabel：设置横轴标签为“当前系统中用于照明的能量占比（%）”。
8. 添加图例：
   matlab

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   legend('LED 3 ?mol J^{-1}', ...
       'LED 4.1 ?mol J^{-1}',...
       'Infinitely efficient lamp', ...
       'Location','nw')

   • 添加图例，说明每条曲线对应的LED类型：
     • LED 3 µmol J⁻¹：典型LED。
     • LED 4.1 µmol J⁻¹：预测最大光效LED。
     • Infinitely efficient lamp：无限高效灯具。
   • 'Location','nw'：将图例放置在图形的左上角。
9. 添加网格：
   matlab

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   grid

   • 在图形中添加网格线，便于观察数据。

公式解释

• 节能百分比公式：

   

  $$\text{Energy Saving (\%)} = \left(1 – \frac{\text{HPS光效}}{\text{LED光效}}\right) \times \text{当前照明能量占比 (\%)}$$Energy Saving (%)=(1−LED光效HPS光效​)×当前照明能量占比 (%)

  • 该公式表示，节能百分比取决于HPS和LED的光效比，以及当前系统中用于照明的能量占比。

示例

假设当前系统中用于照明的能量占比为 50%，则：

1. 使用典型LED（led1 = 3 µmol/J）时的节能百分比：

    

   $$\left(1 – \frac{1.8}{3}\right) \times 50 = 0.4 \times 50 = 20\%$$(1−31.8​)×50=0.4×50=20%

2. 使用预测最大光效LED（led2 = 4.1 µmol/J）时的节能百分比：

    

   $$\left(1 – \frac{1.8}{4.1}\right) \times 50 \approx 0.561 \times 50 \approx 28.05\%$$(1−4.11.8​)×50≈0.561×50≈28.05%

3. 使用无限高效灯具（led3 = Inf）时的节能百分比：

    

   $$\left(1 – \frac{1.8}{\infty}\right) \times 50 = 1 \times 50 = 50\%$$(1−∞1.8​)×50=1×50=50%

总结

这段代码通过绘制节能曲线，展示了从高压钠灯（HPS）转换为不同光效LED时的节能效果。适用于温室照明系统的节能分析和优化。