太阳能小屋的优化设计_论文.docVIP

m2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承 诺 书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）： 长春工业大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 赵心晖 2. 彪淋也 3. 刘晓龙 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 陈嘉 日期： 2012 年 9月10日 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）： 太阳能小屋的优化设计 摘要 太阳能小屋通过在屋体外墙面上铺设光伏电池实现利用太阳光能发电的功能，但是如何合理的选择光伏电池的种类、数量，有效的设计电池组件的构成，充分的利用气候、气象、地理环境等自然条件，以达到成本小、发电量高的目的是太阳能小屋设计面临的一个实际课题。本文根据组合优化问题中的相关理论，通过数据统计比较方法的对光伏电池种类进行简单的人工筛除，剩余种类的电池进行遍历铺设循环比较的方法，针对以下具体问题，进行计算和分析： (一)贴附安装方式。本文首先对现有一年内大同市光辐射强度，利用Excel计算并统计出各个墙面及屋顶接受不同范围光辐射强度（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）所在时间段及时数。在此基础上按照低于30瓦/平方米不输出电力的原则，对各个墙体所采用的电池类型进行筛选，由于北面墙体低于30瓦/平方米的时间达到4485小时，出于成本考虑，未对北面墙体进行铺设，其他墙面均采用混铺方式。首先人工筛除若干不合理电池种类，先从简单铺设一种单晶硅电池或多晶硅电池入手，遵循发电量尽可能大的原则，对各面墙体及顶部进行铺设，利用穷举法将各种铺设方案进行比较，列表得出A3电池可以得到最大发电量，B3仅次之，但B3的发电成本低于A3。之后仅考虑A3 和B3与各种薄膜电池混铺的各种结果，并综合逆变器的匹配型号，得到两种方案：一种A3与C7混搭并配有SN13、SN14、SN15逆变器；另一种时B3与少量A3与C7混搭并配有SN4、SN13、SN14、SN15逆变器。通过比较发现方案一在发电量与成本上皆优于方案二，且得到方案一30年后收回成本，35年输出电量为702827.37kwh； (二)架空安装方式。通过太阳高度角、方位角对辐射强度的影响，列出相关偏微分方程，并求最解最佳倾斜角：得到架起角度为与水平面夹角42度 ，并在问题一最佳铺设方案的基础上应用其结论，得到架空时的最佳方案； (三)根据房屋的设计要求，遵循屋顶优先原则，设计屋顶的倾角符合问题2中最佳倾角，得到了太阳能小屋的设计方案。 关键字：太阳能 光伏电池 组件设计  一、问题的复述 在日常生活中能源持续不断的供应是对生活的基本保障，目前一种新型能源逐渐为人们所认可—太阳能。因此对于太阳能的要求也随之而来，本次在