【正文】 共有 7個 C7組件， 3個 B3串聯(lián)為另一組件， 8 個組件再進行并聯(lián)，接 SN7進行輸出。 14 表八：部分電池板在部分墻體的情況 型號 發(fā)電量 價格 單位電量的價格 A2 tP? A3 tP? A4 tP? 221265 A5 tP? A6 tP? B1 tP? 172250 B2 tP? 156000 B3 tP? 149625 B4 tP? 156000 B5 tP? 136500 B6 tP? B7 tP? 168750 方案討論 圖二：方案一主用 A3鋪設(shè)的小屋 15 方案一：主用 A3鋪設(shè)： 東面： 8 個 A3 并聯(lián)，用一個 SN4 逆變， 7 個并聯(lián)的 A3 與 4 個串聯(lián)的 C7進行并聯(lián)，用一個 SN4 逆變器逆變； 西面： 16 個 A3，每 4個串聯(lián)成一組再進行并聯(lián)，并用 SN14 逆變器逆變；并分別4 個 C7 串聯(lián)后與 1個 A3 并聯(lián)，并用一個 SN4 逆變器對其逆變； 南面： 8 個 A3 分別并聯(lián)， 20 個 C7 分為 5 組，每組 4個進行串聯(lián)，最后將 8個并聯(lián)的 A3 與 5 組串聯(lián)的 C7 再次進行并聯(lián)，用一個 SN4逆變器逆變； 南頂：共用 40 塊 A3，以 6 塊為一組進行串聯(lián)，再并聯(lián)成 6 組，用一 個 SN15 逆變器逆變。 （ 1）鑒于對于單晶硅的考慮，由于 1A 與 3A 尺寸（長寬）相同，轉(zhuǎn)化效率上 3A 高于 1A ，而價格上 3A 低于 1A ，故舍棄 1A ； （ 2）由附件 4可知，北向總輻射強度相對于其他方向過小，故決定北墻不進行電池板的鋪設(shè)； 貼附安裝方式 假設(shè)光伏電池是貼附安裝在小屋表面的，首先考慮其安裝方式以達(dá)到各個墻面發(fā)電量的最大化。單晶硅或多晶硅的選擇則是依據(jù)發(fā)電量盡量大，價格盡量低的原則進行。太陽能作為新世紀(jì)的新型重要能源之一，已經(jīng)在生活中起到 了無法替代的效果 ， 所以更加印證了本題的重要性 二、問題的假設(shè) (1) 直射的太陽光可視為一組平行光； (2) 假設(shè)太陽能電池板在相當(dāng)長的時間內(nèi) 不會發(fā)生故障，所以計算成本時不考慮維修費用； (3) 僅同一表面，同一型號的電池板可串聯(lián)； (4) 多個光伏組件可以串聯(lián)后再進行并聯(lián)； (5) 并聯(lián)的光伏組件的端電壓相差不能超過 10%； (6) 同一分組陣列中的組件必須安裝在一個平面中； (7) 當(dāng)單晶硅和多晶硅電池的表面總輻射量≥ 80W/m薄膜電池表面總 輻射量≥ 30W/m2 時，系統(tǒng)啟動發(fā)電，否則系統(tǒng)停止工作； (8) 同一面墻體的太陽輻射強度是相同的； (9) 忽略太陽能電池板的厚度。因此對于太陽能的要求也隨之而來，本次在對太陽能小屋的設(shè)計中，即采用在屋頂及外墻鋪設(shè)光伏電池板并通過不同型號規(guī)格的逆變器進行逆變的方法為家庭提供交流電。之后僅考慮 A3 和 B3與各種薄膜電池混鋪的各種結(jié)果，并綜合逆變器的匹配型號，得到兩種方案：一種A3與 C7 混搭并配有 SN1 SN1 SN15 逆變器；另一種時 B3 與少量 A3 與 C7 混搭并配有 SN SN1 SN1 SN15 逆變器。本文根據(jù)組合優(yōu)化問題中的相關(guān)理論，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計比較方法的對光伏電池種類進行簡單的人工篩除，剩余種類的電池進行遍歷鋪設(shè)循環(huán)比較的方法，針對以下具體問題，進行計算和分析： (一 )貼附安裝方式。 我們知道，抄襲別人的成果是違反競賽規(guī)則的 , 如果引用別人的成果或其他公開的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中明確列出。 我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公正、公平性。本文首先對現(xiàn)有一年內(nèi)大同市光輻射強度，利用 Excel 計算并統(tǒng)計出各個墻面及屋頂接受不同范圍光輻射強度（包括大于 80 瓦 /平方米、 小于 80瓦 /平方米且大于 30 瓦 /平方米、小于 30瓦 /平方米）所在時間段及時數(shù)。通過比較發(fā)現(xiàn)方案一在發(fā)電量與成本上皆優(yōu)于方案二，且得到方案一 30 年后收回成本， 35 年輸出電量為 ； (二 )架空安裝方式。但是由于 存在著各個方面的因素的影響太陽能光伏電池板的鋪設(shè)就存在多種可能性中有最優(yōu)鋪設(shè)方案的可能，因此討論這一問題是必要的。 3 三 、 模型的分析與建立 問題一 ： 符號說明： 東墻可貼面積： 1S ， 墻面面積： ， 東門面積： ； 西墻可貼面積即墻面面積： 2S ； 南墻可貼面積： 3S ，墻面面積： ，南門面積： ，南圓窗面積： ，南方窗面積： ； 北墻可貼面積： 4S ，墻面面積： ，北門面積： ，北橫窗面積： ， 北豎窗面積： 屋頂南面可貼面積： 5S ，南表面積： ，水平面積分量： ， 鉛直面積分量： ， 天窗面積： ， 天窗水平面積： ， 天窗面積： ； 屋頂北面可貼面積即墻面面積： 6S ， 水平面積分量： xS6 ，鉛直面積分量： yS6 ； mSSS ?????????? 22 mS ?????? mSSSSS ????????????? 1 1 mSSSSS ????????????? 1 1 5 mSSS ??????? 26 0 3 1 8 9 2 mS ??? 4 將屋頂?shù)哪媳眱擅婵少N面分別沿水平和鉛直兩個方向分解： 屋頂南： mSSS xxx ??????? mSSS yyy ??????? 屋頂北： 26 mS x ??? ， 2 mSS yy ???? 單晶硅 iA ： 長 1il 寬 1im 轉(zhuǎn)化效率 1i? 功率 1iP 單價 1iC 多晶硅 iB ： 長 2il 寬 2im 轉(zhuǎn)化效率 2i? 功率 2iP 單價 2iC 薄膜 電池 iC ： 長 3il 寬 3im 轉(zhuǎn)化效率 3i? 功率 3iP 單價 3iC 表一：屋體各表面光伏組 件的變量設(shè)置 種 類 個數(shù) 方向 東墻 西墻 南墻 北墻 屋頂南 屋頂北 單晶硅 ix1 ix2 ix3 ix4 ix5 ix6 多晶硅 iy1 iy2 iy3 iy4 iy5 iy6 薄膜電池 iz1 iz2 iz3 iz4 iz5 iz6 設(shè)逆變器的轉(zhuǎn)化率為 i? 依據(jù)對題意的分析，通過對 excel 表格的運算與處理，不難得出在一年中各個時間各方向的輻射強度，附件１中給出了對各種光伏電池與逆變器的要求，顯然當(dāng)某一方向的輻射強度 230 /Wm? 時，沒有任何一種光伏電池會啟動，所以無法使用；而當(dāng)某一方向的輻射強度 5 230 /Wm? 時，薄膜電池能夠達(dá)到其啟動發(fā)電時其表面所應(yīng)接受到的最低輻射量限制；當(dāng) 280 /Wm? 時，單晶硅和多晶硅電池啟動發(fā)電。東面與西面的情況從數(shù)據(jù)中可以看出 280 /Wm? 與 230 /Wm? 的情況幾乎各占除無效時間以外的一半，所以東面與西面將采用單晶硅或多晶硅與薄膜電池混合鋪設(shè)的方法以求效率達(dá)到最大化。 逐個墻面考慮，若要將各個墻面盡可能鋪滿同種型號的光伏電池，分析如下： 首先假設(shè)墻面為規(guī)則的矩形，長為 L，寬為 M，電池板的長 l 若想將其鋪滿 ，利用 matlab 程序?qū)γ糠N電池逐個遍歷即可得到每種電池在每面墻上可鋪設(shè)的最大面積。剩余 4塊。 17 圖四： B3 主鋪的小屋 西面： 14 個 B3，每 7個一組串聯(lián)，兩組并聯(lián)， SN14 逆變器逆變， 4個 C7串聯(lián)后與 1 個 A3 并聯(lián)，并用一個 SN4逆變器對其逆變； 南面：由于其尺寸僅適合鋪設(shè) A3，故此處不做討論； 南頂：共用 B3 29 塊進行鋪設(shè)，其中以串聯(lián) 7塊為一組，并聯(lián)四組，用一個 SN15進行逆變。綜上所述，選擇方案一為最優(yōu)鋪設(shè)方案。所以選擇最佳的傾角，是解決本問題至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。計算方法：傾斜面上的太陽輻射總量 TH 包含直接太陽輻射量 bfH 、天空散射輻射量 dtH ，并認(rèn)為天空散射輻射量是均勻分布的。實際上即使緯度相同的 兩個地方，其太陽輻照量的大小及組成往往相差很大， 所以往往其值并不難求。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 1 2 1 2 1 21, , s in s in c o s c o s2 2 1 8 0bAG a B a A b B a Cd ?? ? ? ? ? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ? ? ????????? 所以通過求導(dǎo)得到最佳傾角為 ? = ?42 。 應(yīng)用 Matlab 編程（程序見程序中） 警車 3分鐘內(nèi)所走路程為 v? 3 = 3 km,所以若要警力能在 3分鐘內(nèi)到達(dá)事發(fā)路口，要求平臺沿最短路徑到所控路口的最大路程不 超過 6 km。 以路口 44 為例，從表中可以看到，平臺 3 的警力三分鐘內(nèi)都可以控制該路口，但是路口 44 沿最短路徑到達(dá)平臺 3 的距離分別為 、 和 ,即距離平臺 2最近，所以將路口 44 劃分給平臺 2。因此在保證能在 3分鐘內(nèi)到達(dá)的前提下，我們考慮發(fā)案率這個因素，對重復(fù)路口進行重新分配。這樣可以緩解出警率較高的平臺的工作壓力，實現(xiàn)資源的合理配置。所謂全封鎖為派往路口的 13 個平臺的警力全部到達(dá)路口。 平臺的增補 通過程序?qū)?shù)據(jù)的檢驗，若要保證快速到達(dá)事發(fā)地點（ 3 分鐘 ），必由路口成為盲點，為了消除盲點，同時降低某些平臺的出警率，需要增加一定數(shù)量的平 30 臺，但考慮平臺建設(shè)成本及問題，所以只能進行適當(dāng)增補， 對增加平臺位置的具體分析： 在以上求得 3 分鐘內(nèi)沒有警察到達(dá)的路口為 28,29,38,39,61,92。 31 按照最短距離增加平臺后，發(fā)現(xiàn)有的平臺的工作量較大，有的平臺工作量較小如下表所示： 先保證事故地點在 3 分鐘內(nèi)必有警察到達(dá) 計算出警察未能在三分鐘內(nèi)出現(xiàn)的區(qū)域，由圖論 floyd算法求最短距離大于 3km的路口為 28， 29,38,39， 61,92 有圖論算法求得的任意路口間的最短距離D 矩陣以及 A區(qū)平臺示意圖得應(yīng)加四個平臺 . 使各個巡警平臺的工作量盡量平衡 綜合后應(yīng)在29,39,61,87 處加四個平臺 各個平臺所負(fù)責(zé)的工作區(qū)域事故率是否小于 9 分配完畢 按照原則繼續(xù)協(xié)調(diào) 32 平臺編號 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 路口號 (案發(fā)率 ) 出警率 1 67() 68() 69() 71() 73() 74() 75() 76() 78() 1() 2 40() 43() 44() 70() 72() 39() 2() 3 54() 55(1) 65() 66() 3() 4 57() 60() 62() 63() 64() 4() 5 49() 50() 51() 52() 53() 56() 59() 5() 6 58() 6() 7 30() 32() 47() 48() 61() 7() 8 33() 46() 8() 5 9 34() 35() 37() 45() 31() 9() 10 10() 11 26() 27() 11() 12 25() 12() 4 13 21() 22() 23() 24() 13() 14 14() 15 28() 29() 15() 16 36() 38() 16() 17 41() 42() 17() 18 80() 81() 82() 83() 18() 19 77() 79() 19() 20 84(1) 85() 86() 87() 88() 89() 90() 91() 92() 20() 21 87() 92() 22 61() 48() 2 23 39() 38() 24 29() 28() 如平臺 1 所處理的出警率 ,18 總的事故率為 ，而路口 80 均在 1和 18 的處理范圍內(nèi)，故可將 80 這個路口劃給平臺 18管。 按照最近原則，則由 1平臺處理 4 點的事故，但 1平臺已去處理其它的事故，則由 2來 處理事故，若 2還是沒有時間處理，則由平臺 3處理。如下表。