【正文】 緯度、地區(qū)的氣候與氣象條件、安裝部位及方式（貼附或架空）等。如有違反競(jìng)賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴(yán)肅處理。2012高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽B題2012高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽承 諾 書我們仔細(xì)閱讀了中國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的競(jìng)賽規(guī)則.我們完全明白，在競(jìng)賽開始后參賽隊(duì)員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等）與隊(duì)外的任何人（包括指導(dǎo)教師）研究、討論與賽題有關(guān)的問題。我們授權(quán)全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽組委會(huì)，可將我們的論文以任何形式進(jìn)行公開展示（包括進(jìn)行網(wǎng)上公示，在書籍、期刊和其他媒體進(jìn)行正式或非正式發(fā)表等）。因此，在太陽能小屋的設(shè)計(jì)中，研究光伏電池在小屋表面的優(yōu)化鋪設(shè)是很重要的問題。在問題一中，根據(jù)各種光伏電池組件的連接方式和平均發(fā)電功率的比較和逆變器的價(jià)格（寫出數(shù)據(jù)的對(duì)比），選擇電池組件*和逆變器*，每個(gè)面的面積選擇了*個(gè)逆變器……利用表格數(shù)據(jù)作圖得到……在問題二中，根據(jù)大同市的每個(gè)面得輻射總量知道太陽照射比較強(qiáng)的是*面，于是再根據(jù)其每個(gè)方向的輻射量的比較選擇按*度角安裝電池組件在問題三中，根據(jù)問題一和問題二的比較，知道用架空方式設(shè)計(jì)小屋會(huì)更有效率，小屋的結(jié)構(gòu)比例和安裝方向選擇了電池組件*和逆變器*……關(guān)鍵字: 光伏電池、光伏電池組件、逆變器、輻射強(qiáng)度、年發(fā)電量。對(duì)下列三個(gè)問題，分別給出小屋外表面光伏電池的鋪設(shè)方案，使小屋的全年太陽能光伏發(fā)電總量盡可能大，而單位發(fā)電量的費(fèi)用盡可能小，并計(jì)算出小屋光伏電池35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟(jì)效益（）及投資的回收年限。問題分析 問題一：需要計(jì)算出小屋的表面積和所需的太陽能電池板的型號(hào)和數(shù)量的各種可能，并根據(jù)附表所給的逆變器的種類運(yùn)用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出這些可能中具經(jīng)濟(jì)效益的使用電池板以及逆變器的數(shù)量和種類。2） 基本計(jì)算方法：電池組件的并聯(lián)數(shù)＝負(fù)載日平均用電量(Ah)/組件日平均發(fā)電量（Ah）其中，組件日平均發(fā)電量＝組件峰值工作電流（A）峰值日照時(shí)數(shù)（h）電池組件的串聯(lián)數(shù)＝系統(tǒng)工作電壓（V）／組件峰值工作電壓（V）電池組件（方陣）總功率（W）＝組建并聯(lián)數(shù)組件串聯(lián)數(shù)選定組件峰值輸出功率（W）A設(shè)計(jì)時(shí)要考慮造成組件功率衰降的各種因素按10％的損耗，交流逆變器轉(zhuǎn)換效率的損失也按10％計(jì)算。假設(shè)東南西北方向總輻射為天陽能電池所受的輻射強(qiáng)度。太陽能電池的輸出效率。Lxx電池板能量次序。Xxx串聯(lián)電池?cái)?shù)。建立模型及求解模型一 根據(jù)逆變器的選配容量應(yīng)≥光伏電池組件分組安裝的容量，及光伏分組陣列的端電壓應(yīng)滿足逆變器直流輸入電壓范圍。～,面積越大或并聯(lián)的片數(shù)越多則電流越大。如果太陽能電池要直接帶動(dòng)負(fù)載，并且要使負(fù)載長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，則負(fù)載的額定功率為Pr=。）并根據(jù)小屋各個(gè)面的不同情況進(jìn)行逐個(gè)分析，同時(shí)考慮到打通的天氣情況：如南面的輻射強(qiáng)度明顯大于其他立面的太陽輻射強(qiáng)度。設(shè)選擇電池板能量次序?yàn)長(zhǎng)xx ，鋪設(shè)時(shí)使其盡量靠前進(jìn)行選擇，（XX為電池型號(hào)）電池板的長(zhǎng)為Axx寬為Bxx ，電池的開路電壓為Vxx，開路電流為Ixx，鋪設(shè)同種電池多少CxxXxx為串聯(lián)電池?cái)?shù)，Yxx為串聯(lián)組數(shù)對(duì)于逆變器對(duì)輸入段電壓為Uxxy~Unxy 輸入段額電流Ixy。多個(gè)光伏組件串聯(lián)后可以再進(jìn)行并聯(lián)，并聯(lián)的光伏組件端電壓相差不應(yīng)超過10%。多個(gè)光伏組件串聯(lián)后可以再進(jìn)行并聯(lián)，并聯(lián)的光伏組件端電壓相差不應(yīng)超過10%。多個(gè)光伏組件串聯(lián)后可以再進(jìn)行并聯(lián)，并聯(lián)的光伏組件端電壓相差不應(yīng)超過10%。多個(gè)光伏組件串聯(lián)后可以再進(jìn)行并聯(lián)，并聯(lián)的光伏組件端電壓相差不應(yīng)超過10%。逆變器：SN15，SN3。逆變器：SN5。但是，氣象臺(tái)站給出的實(shí)測(cè)日照時(shí)數(shù)是不同輻射強(qiáng)度下累加值，而光伏電池陣列輸出功率——，光伏電池溫度25℃，日照強(qiáng)度1000W/m2條件下的測(cè)試結(jié)果。在綜合考慮上面因素的情況下，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電量為： （）它綜臺(tái)反映了各項(xiàng)主要因素對(duì)供電成本的影響，而且，也考慮了資金的時(shí)間因素。由圖中曲線可知，太陽能發(fā)電系統(tǒng)價(jià)格越高，年峰值日照時(shí)數(shù)越少則供電成本越高。5） 基本計(jì)算方法：電池組件的并聯(lián)數(shù)＝負(fù)載日平均用電量(Ah)/組件日平均發(fā)電量（Ah）其中，組件日平均發(fā)電量＝組件峰值工作電流（A）峰值日照時(shí)數(shù)（h）電池組件的串聯(lián)數(shù)＝系統(tǒng)工作電壓（V）／組件峰值工作電壓（V）電池組件（方陣）總功率（W）＝組建并聯(lián)數(shù)組件串聯(lián)數(shù)選定組件峰值輸出功率（W）A設(shè)計(jì)時(shí)要考慮造成組件功率衰降的各種因素按10％的損耗，交流逆變器轉(zhuǎn)換效率的損失也按10％計(jì)算。參考文獻(xiàn)《復(fù)雜地形條件下的太陽資源輻射計(jì)算方法研究》 何洪林、于貴瑞、牛棟(中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 ,北京)；《相對(duì)于斜面的太陽位置計(jì)算第二講》 王炳忠；《太陽能光伏發(fā)電工程實(shí)用技術(shù)》 謝建 馬勇剛 化工出版社《建筑太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝》 中國(guó)建筑便準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院《太陽能建筑一體化技術(shù)與應(yīng)用》 楊洪興 周偉 中國(guó)建筑工業(yè)出版社《傾斜面上直射輻射計(jì)算方法的探討》 程艷斌、何官興、唐潤(rùn)生(云南師范大學(xué)太陽能研究所,云南 昆明)12012高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽B題附錄Hy——年有效發(fā)電量（／年）；W——太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)總的峰值功率（Wp）；n——有效使用年限（年），n =20年；ηb——蓄電池庫侖效率，ηb＝～；ηi——逆變器的效率，ηi = ～；f——衰減及灰塵等性能參數(shù)衰減系數(shù)，f = ～；η——太陽能陣列輸出的峰瓦功率轉(zhuǎn)換成交流功率的總效率；η≈～；DT(y)——年峰值日照時(shí)數(shù)（h／年）。E——單位（電量）供電成本，元／；F——每年固定的分擔(dān)費(fèi)率；，i為貼現(xiàn)率，i = 5～12。W——光伏電池陣列的峰值功率(Wp)；C0——光伏電池每蜂瓦價(jià)格（元／Wp）；A1——蓄電池相對(duì)于光伏電池陣列的投資系數(shù)，A1=～；A2——控制器、逆變器相對(duì)于光伏電池陣列的投資系數(shù)，A2=～；A3——支架、電纜等輔助設(shè)施相對(duì)于光伏電池陣列的投資系數(shù)，A3=～；A4——其它費(fèi)用（施工、運(yùn)輸?shù)龋┫鄬?duì)于光伏電池陣列的投資系數(shù)，A4=～；A——光伏電池陣列以外的總投資系數(shù)，A=A1+A2+A3+A4，A=～。缺點(diǎn)：由于作者的能力有限，未能對(duì)本次建模的其他問題進(jìn)行全面的分析。供電成本與太陽能發(fā)電系統(tǒng)價(jià)格、氣象條件的關(guān)系模型二太陽能電池組件及方陣的設(shè)計(jì)方法 太陽能電池組件的設(shè)計(jì)原則是要滿足