【正文】 [5] 劉曉艷，祈新梅，鄭壽森等，局部陰影條件下光伏陣列仿真模型的研究，系統(tǒng)仿真學報， 2020。 參考文獻 [1] 蘇金明，阮沈勇 ， MATLAB 實用教程 ， 北京 ： 電子工業(yè)出版社 ， 。同時，我們設計出了小屋的外表面優(yōu)化鋪設光伏電池，并給出了鋪設方式，對于光伏電池的選擇，我們通過對第一二問的計算，確定所有的墻面上都鋪設 A1（ A 單晶硅電池）小屋的各個外表面優(yōu)化鋪設光伏電池圖示分別見圖十四到圖十七。很顯然，這一問同前兩問一樣是一個多目標規(guī)劃模型，但在前兩問的基礎上增加了一些對小屋設計規(guī)格的約束條件。 35 年發(fā)電量總和為 度， 一年發(fā)電總量 為 41877度， 35 年產生的經濟效益總和為 元，比較模型一多了 元，單位發(fā)電量費用為 元。逆變器的選配容量應≥光伏電池組件分組安裝的容量 ，即)6, . . . ,2,1( ??? iPaP kijj 等約束條件選擇出了滿足條件的 逆配器以及其個數(shù)。根據面積，求出這個新面上能夠鋪設的每一種型號電池的數(shù)量。其中 iS?表示第 i 實際能被鋪的面積，則其表達式如下： ?? ??241j ijijij Ssax （ 9） 在目標一中，由于本文是先用同種型號的太陽能電池板去鋪每一個面。頂端朝北面不進行鋪設，頂端朝南面架空的 面積接近于頂端南面和頂端北面兩個斜面面積之和。 圖十 鋪設 A4 型號太陽能電池的 頂端朝北面 A 4 A 4 A 4 A 4 A 4 A 4 如圖 十一 所示， 頂端朝北面 是用了 6塊 A4 型號的太陽能電池板鋪設的， 幾乎平鋪鋪滿。鋪設圖如下： 圖 六 鋪設 A1 型號太陽能電池的東 墻 門A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1A1如圖七所示， 東墻是用了 18塊 A1 型號的太陽能電池板鋪設的， 其中門和其它小部分未鋪設。因此，我們在對小屋每一面進行鋪設時應使頂端朝南面鋪設面積盡可能的大。小屋剩余五個方向中，陽面（頂端朝南面）由于其鋪設面積較大，陽光接受面也較大，產生的經濟效益是五個面中最高的。逆變器的選配容量應≥光伏電池組件分組安裝的容量 ，即 )6,...,2,1( ??? iPaP kijj 。對于，頂面向南以及頂面向北面的輻射強度算法如下： ?? c o ss in ???? 直總頂面朝南 lll ?? c o ss in ???? 直散頂面朝北 lll 其中： 1 8 4 2 8 8 5 1 11 2 0 0s in ??? 9 8 2 8 7 1 5 1 16 4 0 0c o s ??? 8 6 3 7 8 1 3 8 91 2 0 0s in ??? 5 0 3 8 7 2 3 8 97 0 0c o s ??? ? 為頂端朝南的斜面與水平面的夾角， ? 為頂端朝北與水平面的夾角。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 。因此，需對其進行限制，使其每一面墻只鋪一種型號的電池。 本文首先是給每個面鋪同一種規(guī)格的太陽能電池，因此采用 01 變量對其進行規(guī)劃。 因此，在 僅考慮貼附安裝方式 下，本文先用同種型號的太陽能電池去鋪東面墻、西面墻、南面墻、北面墻、頂面朝南和頂面朝北六個面。很顯然，這一問同前兩問一樣是一個多目標規(guī)劃模型，但在前兩問的基礎上增加了一些對小屋設計規(guī)格的約束條件。 針對問題二，考慮到了電池板的朝向和傾角會影響到光伏電池的工作效率，選擇架空 方式安裝光伏電池，重新選定合適的光伏電池組件，并對小屋的部分外表面進行鋪設。建造一個經濟、環(huán)保的太陽能小屋成為一個非常不錯的選擇。因此減少溫室氣體 的排放，治理大氣環(huán)境，防止污染已經到了刻不容緩的地步 太陽能是清潔無公害的新能源，光伏發(fā)電不排放任何廢棄物，大力推廣光伏發(fā)電將減少大氣污染，防止全球氣候變化做出有效的貢獻。目前中國的能源產量居世界第二，但是由于人口眾多，人均能源擁有量在世界上處于較低的水平 ，一次能源的儲量低于世界平均值，能源供應形勢不容樂觀。 問題 1： 請根據山西省大同市的氣象數(shù)據，僅考慮貼附安裝方式，選定光伏電池組件，對小屋（見附件 2）的部分外表面進行鋪設，并根據電池組件分組數(shù)量和容量，選配相應的逆變器的容量和數(shù)量。合理的利用這項資源，會給人們帶來很好的經濟效益。 最終 得出 35 年 總發(fā)電量為： 度、 單位發(fā)電量的花費為： 元， 總經濟效益為： 元，比模型一多了 元，成本回收年限為： 14 年。 我們參賽選擇的題號是（從 A/B/C/D 中選擇一項填寫）： B 我們的參賽報名號為（如果賽區(qū)設置報名號的話）： 所屬學校（請?zhí)顚懲暾娜? 參賽隊員 (打印并簽名 ) ： 1. 2. 3. 指導教師 或 指導教師組負責人 (打印并簽名 )： 教練組 日期： 2020 年 9月 10 日 賽區(qū)評閱編號（由賽區(qū)組委會評閱前進行編號）： 2020 高教社杯全國大學生數(shù)學建模競賽 編 號 專 用 頁 賽區(qū)評閱編號（由賽區(qū)組委會評閱前進行編號）： 賽區(qū)評閱記錄（可供賽區(qū)評閱時使用）： 評 閱 人 評 分 備 注 全國統(tǒng)一編號（由賽區(qū)組委會送交全國前編號）： 全國評閱編號（由全國組委會評 閱前進行編號）： 太陽能小屋的優(yōu)化設計 摘要 本文通過對題中所給數(shù)據和相關資料的分析，給出了 光伏電池在小屋外表面的優(yōu)化鋪設 方案。 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（包括網上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻的表述方式在正文引用處和參考文獻中明確列出。 我們鄭重承諾，嚴格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公正、公平性。 問題一 ： 根據 山西省大同市的氣象數(shù)據， 在 僅考慮貼附安裝方式 的情況下 ，建立了多目標非線性規(guī)劃模型。 問題三：根據大同的位置的坐標，以及太陽方位角和高度角的變化情況，小屋被設計為梯形 ，并畫出了小屋的外形圖，并給所設計小屋的外表面優(yōu)化鋪設光伏電池，給出鋪設及分組連接方式，模型類似于模型一和二。 關鍵字： 多目標規(guī)劃模型 光伏電池 太陽輻射 一、 問題重述 在太陽能小屋的設計中，研究光伏電池在小屋外表面的優(yōu)化鋪設是很重要的問題。 問題 2： 電池板的朝向與傾角均會影響到光伏電池的工作 效率，請選擇架空方式安裝光伏電池，重新考慮問題 1。 據世界衛(wèi)生組織估計，到 2060 年全球人口將達到 100 億 110 億，如果到時所有人的能源消費量都打到今天發(fā)達國家的人均水平，則地球上主要的 35 種礦物質中，將有 1/3 在 40 年內消耗