太阳能电池板铺设 国家奖.doc

2012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）： 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）： 江南大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 日期： 年 月 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）：太阳能小屋的设计 摘要 本文研究了太阳能小屋表面光伏电池铺设问题，即在限制条件下求总发电量大、单位发电量成本小的多目标优化问题。利用“经济收益 = 发电量*单价– 成本”的总体思路，转化为单目标优化问题，进。 对于问题二：考虑改变顶层南墙电池倾斜角提高小屋的经济效益。通过任意倾斜面上总辐射强度的计算公式，用matlab软件编程以0.09°步长遍历出电池板处于0-90°所有倾斜角接收到的总辐射强度，得到最佳倾斜角为35.37°。此墙面维持原来的铺设方案。计算得到架空时小屋35年总发电量为561224.55KWh，总效益为280612.27元，纯利润为93512.27元，回收投资年限为22.23年。 对于问题三：设计小屋时，引入架空时各墙面单位面积利润作为小屋铺设电池面的面积权重，以小屋的效益最大为目标，小屋的建筑要求为约束条件，用Lingo软件编程得到小屋的相关尺寸。以问题一的模型优化小屋表面电池铺设方案，最后得到设计的小屋35年内总发电量为625140.7KWh，总效益为312570.35元，纯利润为107474.35元，投资回收年限为21.85年。 最后，对模型进行评价并指出进一步优化的方向。 关键词：太阳能小屋 单位经济效益 matlab软件 遍历法  一、问题重述 1.1问题背景 太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点。但是太阳照射角度和强度的限制很大，转化率也相对较低。所以在利用光伏电池发电时，要充分考虑最大限度利用太阳能和选择合适的电池搭配提高转化效率。 针对本文考虑设计太阳能小屋时，需在建筑物外表面（屋顶及外墙）铺设光伏电池，光伏电池组件所产生的直流电需要经过逆变器转换成220V交流电才能供家庭使用，并将剩余电量输入电网。不同种类的光伏电池每峰瓦的价格差别很大，且每峰瓦的实际发电效率或发电量还受诸多因素的影响，如太阳辐射强度、光线入射角、环境、建筑物所处的地理纬度、地区的气候与气象条件、安装部位及方式（贴附或架空）等。因此，在太阳能小屋的设计中，研究光伏电池在小屋外表面的优化铺设是很重要的问题。 在同一表面采用两种或两种以上类型的光伏电池组件时，同一型号的电池板可串联，而不同型号的电池板不可串联。在不同表面上，即使是相同型号的电池也不能进行串、并联连接。应注意分组连接方式及逆变器的选配。 1.2需求解的问题 根据附件1—7提供的数据，在满足小屋的全年太阳能光伏发电总量尽可能大，而