太阳能小屋的设计--2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛B题优秀论文.docVIP

PAGE 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。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 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）： 武汉大学 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： 2012 年 9 月 7 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）： 18 - 1 - B题 太阳能小屋的设计 摘要 我国人口众多，人均能源资源量较低，因此发展可再生能源是必然的选择。而太阳能作为人类迄今为止所认识的最清洁的可再生能源，对它的利用具有重要的意义。 本文要求设计太阳能小屋，其关键是为小屋的各个面选定合适的光伏电池组件类型和连接方式。 针对问题一，由于小屋各个面有不规则的门窗，所以首先我们将各个面划分成不同的矩形区域，然后根据尺寸大小对每个区域选取可行的光伏电池类型，以它们铺设面积尽可能大为标准，用极限切割软件找出每个区域优化率最大时的电池类型及个数。进而我们将相同型号的光伏组件进行串联、多个光伏组件串联后再进行并联，且并联的光伏组件端电压相差应不超过10%，以此为依据不断的进行优化，选出各个面光伏组件的最优连接方式。 在此基础上，以光伏分组阵列的输出电压应满足逆变器直流输入电压范围、光伏阵列的最大功率不超过逆变器的额定容量为依据，选出每个面既符合要求又比较经济的逆变器分别为：东立面SN9、南立面SN12、西立面SN17和SN3、北立面SN7和SN3、顶面1SN8、顶面2SN16。 最后我们用EXCEL软件对各个面的太阳辐射强度进行求和处理，并计算出一年内各个面的发电总量，接着利用MATLAB软件进行编程求出整个小屋的发电总量为3872100KWh，得到经济效益为1936100元。最后算出南、东、西、北面以及顶1、顶2面的回收年限分别为：3.24、12.21、9.27、9.876、3.8207、3.6；考虑到投资成本的回收时间尽量短，回收效率尽量高，我们仅在小屋的部分外表面进行铺设，即选取南面和顶面铺设光伏电池组件，此时计算出回收年限为3.59年。 针对问题二，我们建立了最佳倾角模型，然后用MATLAB进行编程得到每个月的最佳倾角分别为：29.3145°、-19.8828°、44.0529°、59.7898°、35.9457°、42.9083°、38.5206°、47.1734°、26.0699°、20.0099°、39.5253°、40.9924°，取倾角在一年内的大多时间为最优，对它们求平均值得出年最佳倾角为33.7；然后按照和问题一相同的思路得到逆变器类型为SN1、SN7、SN15且35年的总产电量KWh，35年内的经济效益为元，投资的回收年限为3.16年。 针对问题三，根据题意我们决定选取小屋最高度为，净空高度为