太陽能小屋的優(yōu)化設(shè)計-全文預覽
【正文】 源消費結(jié)構(gòu)中，主要還是依賴煤炭、石油和天然氣等化石燃料。在求解每個問題時，都要求配有圖示，給出小屋各外表面電池組件鋪設(shè)分組陣列圖形及組件連接方式（串、并聯(lián)）示意圖，也要給出電池組件分組陣列容量及選配逆變器規(guī)格列表。由本文求解結(jié)果可知，太陽能電池不僅是從能源還是環(huán)保上來說，都是一項很有發(fā)展前景的能源。問題二：在問題一的基礎(chǔ)上，考慮了電池板的朝向與傾角對光伏電池的工作效率的影響，采用架空方式安裝光伏電池，使之隨著太陽位置的改變而均勻的、穩(wěn)定的、連續(xù)的改變，建立了太陽輻射總強度的連續(xù)模型，并求其定積分，仍然是多目標非線性規(guī)劃模型。我們授權(quán)全國大學生數(shù)學建模競賽組委會，可將我們的論文以任何形式進行公開展示（包括進行網(wǎng)上公示，在書籍、期刊和其他媒體進行正式或非正式發(fā)表等）。2012高教社杯全國大學生數(shù)學建模競賽承 諾 書我們仔細閱讀了中國大學生數(shù)學建模競賽的競賽規(guī)則.我們完全明白，在競賽開始后參賽隊員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等）與隊外的任何人（包括指導教師）研究、討論與賽題有關(guān)的問題。如有違反競賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴肅處理。根據(jù)該模型的結(jié)果，得出35年總發(fā)電量為：，單位發(fā)電量的花費為：，總經(jīng)濟效益為：，成本回收年限為：19年。最終求得的35年總發(fā)電量為 ，單位發(fā)電量的花費為：，總經(jīng)濟效益為： 。本文需通過參考附件提供的數(shù)據(jù)，對下列三個問題，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)電總量盡可能的大，而單位發(fā)電量的費用盡可能的小，并計算出小屋光伏電池35年壽命期內(nèi)的發(fā)電總量、經(jīng)濟效益及投資的回收年限。問題3：根據(jù)附件7給出的小屋建筑要求，請為大同市重新設(shè)計一個小屋，要求畫出小屋的外形圖，并對所設(shè)計小屋的外表面優(yōu)化鋪設(shè)光伏電池，給出鋪設(shè)及分組連接方式，選配逆變器，計算相應結(jié)果。通過分析表中數(shù)據(jù)也可知：世界化石燃料的供應正在面臨嚴重短缺的危機局面。而這些無電地區(qū)往往太陽能資源十分豐富，利用太陽能發(fā)電是理想的選擇。并根據(jù)電池組件分組數(shù)量和容量，選配了相應的逆變器數(shù)量。問題三是基于前兩問對各種影響因素數(shù)據(jù)的分析，從而按照附件七中的要求重新設(shè)計一個小屋。 模型假設(shè) 假設(shè)除題中所給影響因素外，其他影響因素不予考慮； 假設(shè)在鋪設(shè)過程中電線所占空間忽略不計；假設(shè)附件中給出的數(shù)據(jù)真實可靠，全年都是晴天；假設(shè)35年內(nèi)，電池、逆變器的損耗都不予考慮；假設(shè)電壓的傳輸過程中，無損耗；成本中不考慮安裝費，維修費； 符號說明符號符號說明東南西北，頂面朝北、頂面朝南6個面的編號太陽能電池的型號表示在第i面是否用j型號電池表示在第i面用j型號電池的數(shù)量為輻照強度表示第i面的發(fā)電量表示第實際能被鋪的面積第個型號電池的價錢第個面用第種逆變器的個數(shù)第個逆變器的價錢第個逆變器的轉(zhuǎn)換效率為第個逆變器的額定功率 第年光伏電組發(fā)電總量 模型的建立與求解考慮到在同一表面采用兩種或兩種以上類型的光伏電池組件時，同一型號的電池板可串聯(lián)，而不同型號的電池板不可串聯(lián)。在不同表面上，即使是相同型號的電池也不能進行串、并聯(lián)連接。故本文以為界分為=和兩種情況，表示東南西北以及屋頂朝南、屋頂朝北的發(fā)電量，表示在第面用型號電池的數(shù)量，則應為兩部分之和，則其表達式為： （2）在實際鋪設(shè)中，第面能鋪電池的面積應小于其實際能被鋪的面積。為第個逆變器的額定功率 ，為編號為的電池組件，為選擇出的電池的個數(shù)。分析題中所給數(shù)據(jù)，本文主要采用人工計算和計算機模擬的方式，計算出每個面分別鋪設(shè)每個型號的太陽能電池的數(shù)目，如下表：表二 24種不同型號電池平鋪小屋每個面的數(shù)目型號東面西面南面北面朝南朝北A118201023446A2911116265A315181023446A41214118326A51013118326A6911116265B11013118326B2911116265B313151020366B41114116326B5911116265B6911116265B71113117376C11315120427C21720232557C39111119397C41014220397C51014220397C617320116827154896C716314516627252897C8861009215344448C95060569617630C1079756512219636C111713928526然后，求出每個面的光照強度。分析數(shù)據(jù)得出，每個面上發(fā)電總量最多的電池型號，如下表：表三 6個面上發(fā)電總量最多的電池型號及其在每個面上的發(fā)電總量東面西面南面北面朝南朝北電池型號A1A1A3A3A3A4發(fā)電總量由附件一中逆變器的選擇可知，光伏陣列的最大功率不能超過逆變器的額定容量。通過對數(shù)據(jù)的求解，我們求出了太陽能一年發(fā)電總量、35年的發(fā)電總量以及單位發(fā)電量的費用和經(jīng)濟效益，具體
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