太陽(yáng)能小屋的優(yōu)化設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 6B41114116326B5911116265B6911116265B71113117376C11315120427C21720232557C39111119397C41014220397C51014220397C617320116827154896C716314516627252897C8861009215344448C95060569617630C1079756512219636C111713928526然后，求出每個(gè)面的光照強(qiáng)度。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(hào)電池的數(shù)量，則應(yīng)為兩部分之和，則其表達(dá)式為： （2）在實(shí)際鋪設(shè)中，第面能鋪電池的面積應(yīng)小于其實(shí)際能被鋪的面積。 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(guò)程中電線所占空間忽略不計(jì)；假設(shè)附件中給出的數(shù)據(jù)真實(shí)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(guò)程中，無(wú)損耗；成本中不考慮安裝費(fèi)，維修費(fèi)； 符號(hào)說(shuō)明符號(hào)符號(hào)說(shuō)明東南西北，頂面朝北、頂面朝南6個(gè)面的編號(hào)太陽(yáng)能電池的型號(hào)表示在第i面是否用j型號(hào)電池表示在第i面用j型號(hào)電池的數(shù)量為輻照強(qiáng)度表示第i面的發(fā)電量表示第實(shí)際能被鋪的面積第個(gè)型號(hào)電池的價(jià)錢第個(gè)面用第種逆變器的個(gè)數(shù)第個(gè)逆變器的價(jià)錢第個(gè)逆變器的轉(zhuǎn)換效率為第個(gè)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(shí)，同一型號(hào)的電池板可串聯(lián)，而不同型號(hào)的電池板不可串聯(lián)。并根據(jù)電池組件分組數(shù)量和容量，選配了相應(yīng)的逆變器數(shù)量。通過(guò)分析表中數(shù)據(jù)也可知：世界化石燃料的供應(yīng)正在面臨嚴(yán)重短缺的危機(jī)局面。本文需通過(guò)參考附件提供的數(shù)據(jù)，對(duì)下列三個(gè)問(wèn)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(yáng)能光伏發(fā)電總量盡可能的大，而單位發(fā)電量的費(fèi)用盡可能的小，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。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(fèi)為：，總經(jīng)濟(jì)效益為：，成本回收年限為：19年。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(kāi)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(wèn)題。問(wèn)題二：在問(wèn)題一的基礎(chǔ)上，考慮了電池板的朝向與傾角對(duì)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(yáng)位置的改變而均勻的、穩(wěn)定的、連續(xù)的改變，建立了太陽(yáng)輻射總強(qiáng)度的連續(xù)模型，并求其定積分，仍然是多目標(biāo)非線性規(guī)劃模型。在求解每個(gè)問(wèn)題時(shí)，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。（2） 環(huán)境污染日益嚴(yán)重人類在日常生活中會(huì)產(chǎn)生能源消費(fèi)，其中主要以化石燃料為主，造成環(huán)境污染，導(dǎo)致全球氣候變暖，從而致使冰山融化，海平面上升，沙漠化日益擴(kuò)大等現(xiàn)象的出現(xiàn)，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生。在本問(wèn)題中，難以通過(guò)一個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量所建模型的好壞，因此本文考慮到多個(gè)因素對(duì)其發(fā)電量的影響。在不同表面上，即使是相同型號(hào)的電池也不能進(jìn)行串、并聯(lián)連接。其中表示第實(shí)際能被鋪的面積，則其表達(dá)式如下： （3）在目標(biāo)一中，由于本文是先用同種型號(hào)的太陽(yáng)能電池板去鋪每一個(gè)面。對(duì)于，東、西、南、北面的輻射強(qiáng)度即為附件四中相對(duì)應(yīng)的東向總輻射強(qiáng)度、西向總輻射強(qiáng)度、南向總輻射強(qiáng)度、北向總輻射強(qiáng)度。因此，在后面分析和計(jì)算中均可不考慮小屋北向的數(shù)據(jù)。如下所示：圖一 東墻電池組件連接圖（18個(gè)A1電池）圖二 西墻相電池組件連接圖（20個(gè)A1電池）圖三 南墻電池組件連接圖（10個(gè)A3電池）圖四 頂部朝北面電池組件連接圖（6個(gè)A4電池）圖五 頂部朝南面電池組件連接圖（44個(gè)A1電池）在僅考慮貼附安裝方式前提下，本文通過(guò)上面得出的數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)模擬出合適的光伏電池組件，并對(duì)小屋的部分外表面進(jìn)行鋪設(shè)。 模型二的建立問(wèn)題二是在問(wèn)題一的基礎(chǔ)上考慮到了電池板的朝向與傾角均會(huì)影響到光伏電池的工作效率，并只對(duì)房屋頂端采用架空方式安裝光伏電池。首先，求出頂端朝南面和頂端朝北面的面積之和為。由上表可看出：給頂端進(jìn)行同一型號(hào)的電池鋪設(shè)時(shí)，使用A3達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益最好，此時(shí)，綜合模型一中東面墻、西面墻，南面墻的各個(gè)參數(shù)得出下列表格：小屋方向東向南向西向屋頂所選電池及個(gè)數(shù)A118A310A120A335所選逆配器以及數(shù)量SN141SN131SN132SN171電池花費(fèi)（元）逆變器花費(fèi)（元）15300103002060043750總花費(fèi)（元）一年發(fā)電總量35年發(fā)電總量單位發(fā)電量的費(fèi)用經(jīng)濟(jì)效益 表七：優(yōu)化后太陽(yáng)能小屋發(fā)電量和其產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益
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